반도체공학7 반도체 공학, 에너지 밴드란 무엇인가 에너지 밴드의 형성 에너지 밴드는 전자가 동시에 같은 에너지, 같은 위치에 존재할 수 없다는 원리에 의해서 에너지 레벨의 양자화가 성립된다. 3개의 양자수가 같은 상태일지라도 전자의 스핀 방향이 같은 방향일 수 없게 되며, 스핀이 반대방향이면 스핀에 의한 자력선의 방향도 오른손 법칙에 의하여 하나는 위가 되고, 하나는 아래가 됨으로써 모든 개개의 전자들은 고유의 에너지 레벨을 갖게 된다. 즉, 전자의 세차운동으로 인하여 원자 내의 같은 궤도를 도는 두 개의 전자가 타원인 원주상의 절반의 거리 차이를 두고 반복적으로 회전하는데, 각각 스핀이 다른 방향이어서 전자 간의 충돌이 될 수 없다. 이는 근본적으로 전자끼리는 같은 전하를 띄고 있으므로, 아무리 근접해도 서로 반발하여 절대 부딪칠 수 없으므로 에너지 .. 2022. 10. 3. 양자우물과 에너지 양자화 및 양자수 양자 우물 내에서 에너지 양자화 전자가 원자 내에서 존재할 확률이 100%인 가상적인 경계를 설정하여, 이를 quantum well(양자 우물)이라 할 경우, 양자 우물은 양쪽의 장벽이 있는 조건이 되고, 장벽이 있는 조건 속에서 전자가 운동을 하게 되면, 파동함수를 그리며, 이때의 파동함수는 사인파 함수가 된다. 양쪽에 노드가 있는 줄에 에너지를 가하여 운동시키면 줄이 사인 곡선을 그리는 형태이다. 슈뢰딩거방정식은 시간에 독립적이다. 그러나 전자의 상태를 확률적으로 구하기 위하여, 전자가 움직이는 원자 범위 이내로 조건을 한정하여 제한하였고, 원자 내에 갇혀 있는 전자는 밖으로 빠져나갈 수 없으므로, 이해하기 쉽도록 선형 형태로 개념화하여 가정하였다. 따라서 원자 내의 환경은 한정되고 밀폐된 공간이므로.. 2022. 10. 3. 불확정성 원리와 파동방정식 불확정성 원리 원자를 구성하는 입자 중의 하나인 전자의 위치와 운동에너지를 한꺼번에 정확히 측정한다는 것은 불가능하다고 했다. 입자인 전자나 중성자의 위치를 정확하게 측정하면 할수록 전자나 중성자의 속도는 부정확할 수밖에 없고, 반대로 전자나 중성자의 속도를 정확하게 측정하면 할수록 위치를 정확하게 알 수 없다는 해석으로 베르너 하이젠베르크가 양자역학의 측정에 대한 가설로서 불확정성 원리를 발표했다. 불확정성 원리는 위치의 변화와 운동량의 변화에 대한 곱은 일정한 상수 이상의 값으로서 서로 트레이드 오프 관계인 두 물리량을 동시에 측정할 경우, 두 개의 측정오차의 곱은 항상 특정 값보다 크다는 것이다. 이러한 해석은 불연속적인 물리량을 갖는 입자인 전자나 중성자도 파동의 성질을 갖고 있어서 전자나 중성자.. 2022. 10. 2. 이전 1 2 다음
