소개글
"신소재프로젝트1 광전자"에 대한 내용입니다.
목차
1. 결정구조
1.1. 결정질과 비결정질 재료의 차이
1.2. 결정계의 종류 및 Bravais 격자
1.3. 밀러지수, 원자충진율, 배위수
1.4. BCC, FCC, HCP, 다이아몬드, 징크블렌드, 페로브스카이트 구조
2. 4-point probe (4PP) 측정
2.1. 4PP의 원리와 이론
2.2. 4PP의 장단점
2.3. 면저항, 비저항, 전기전도도의 관계
3. 실험 결과
3.1. 결정구조 제작 사진
3.2. BCC, FCC, HCP 구조의 원자충진율 계산
3.3. 4PP 측정 결과 및 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 결정구조
1.1. 결정질과 비결정질 재료의 차이
결정질과 비결정질 재료의 차이는 재료를 구성하는 원자나 분자의 배열 규칙성에 있다. 결정질 재료는 그 물질을 구성하는 원자나 분자가 규칙적으로 배열되어 있고, 일정하고 특이한 내부 구조를 가지고 있다. 반면 비결정질 재료는 원자나 이온들의 배열이 규칙적이지 않고 불규칙적이며 규칙성이 없다.
결정질 재료에는 단결정과 다결정이 있다. 단결정은 오직 하나의 결정으로만 된, 즉 재료 한 덩어리 전체에서 원자의 패턴이 모두 동일한 재료이다. 반면 다결정은 같은 결정질 재료지만 덩어리 내부에서 원자 배열 방향이 약간씩 다른 영역이 존재해서 생기는 결정립계가 존재하는 재료이다.
따라서 결정질 재료와 비결정질 재료의 가장 큰 차이는 물질을 구성하는 원자나 분자의 규칙성 유무이다. 결정질 재료는 규칙적인 배열을 가지고 있는 반면, 비결정질 재료는 불규칙적인 배열을 가지고 있다.
1.2. 결정계의 종류 및 Bravais 격자
결정계의 종류 및 Bravais 격자는 다음과 같다.
결정계는 공간군을 결정축 길이와 각도에 따라 분류한 것으로 등축정계, 정방정계, 육방정계, 사방정계, 단사정계, 삼사정계 등 크게 7가지로 나뉜다. 등축정계는 a = b = c, α = β = γ = 90°의 조건을 가지며 가장 높은 대칭도를 가진다. 반면 삼사정계는 a ≠ b ≠ c, α ≠ β ≠ γ ≠ 90°의 조건을 가지며 가장 낮은 대칭도를 가진다.
Bravais 격자는 축계에 따라 7종의 단순격자와 7종의 면심 또는 체심격자로서 전부 14종이 존재한다. 이를 14개의 Bravais 격자라고 한다. 격자 형태는 P, C, I, F 4종의 격자형으로 나뉘는데, 입방 결정계의 경우 C 격자형은 존재할 수 없다. 이는 세 축방향의 성질이 같기 때문에 어느 한 축에 수직인 면만이 면심으로 될 수 없기 때문이다. 따라서 입방 결정에서는 P, I, F 격자형만 존재한다.
1.3. 밀러지수, 원자충진율, 배위수
밀러지수(Miller Index)는 브라베 격자의 결정구조의 결정면을 나타내는 지수이다. (hkl)로 표시하며, 서로 평행한 두 면은 동등하며 같은 지수를 갖는다. h, k, l의 지수를 결정하는 방법은 다음과 같다. 먼저 원점에서 가장 가까운 면의 절편을 구한다. 그다음 0이 아닌 성분을 모은 뒤 각각을 역수 취한 후 ( )로 묶어주면 된다. 밀러지수는 반드시 정수여야 하며 comma는 생략한다.
원자충진율(Atomic Packing Factor, APF)은 원자 구 모델을 가정하여 단위셀 내에서 원자 구가 차지하는 부피분율을 말한다. 즉, APF(원자충진율)= {단위정 내의 원자 부피} over {총 단위정 부피}이며, FCC 구조에서 원자 충진율은 0.74이며 이는 같은 크기의 구를 쌓는 가능한 방법 중 가장 큰 값의 충진율이다. 금속은 자유전자 구름에 의한 전기적 차폐를 최대로 하기 위해 상대적으로 높은 원자충진율을 갖는다.
배위수(Coordination Number)는 각 원자에서 가까이 위치한 원자의 수를 의미한다. FCC 구조에서 배위수는 12이다.
1.4. BCC, FCC, HCP, 다이아몬드, 징크블렌드, 페로브스카이트 구조
BCC(Body Centered Cubic) 구조는 입방 단위정의 8개 모서리와 입방의 중심에 하나의 원자가 위치한 구조이다. BCC 구조에서 단위정 당 원자 개수는 1 + 1 * 1/8 = 2개이다. 배위수는 8이며, 원자충진율은 0.68이다. BCC 구조의 모서리 길이 a와 원자반지름 R의 관계는 a = 4 / √3 * R 이다. 크롬, 철, 텅스텐과 같은 금속이 BCC 구조를 갖는다.
FCC(Face Centered Cubic) 구조는 원자가 입방의 모서리와 면의 중심에 위치하는 구조로, 면심...
참고 자료
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Four-Point Probe method를 이용한 실리콘 웨이퍼의 비저항 정밀측정_ 강전홍, 유광민, 한상옥, 구경완_ (2010)_ 대한전기학회 학술대회 논문집
듀얼 형상을 적용한 4-탐침 면저항 측정기 개발_ 강전홍, 유광민, 김한준_ (2009)_ 정보 및 제어
Single-Configuration Four-Point Probe method를 이용한 휴대형 면저항 측정기 개발_ 강전홍, 유광민, 이상화_ (2011)_ 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집
Si(100)에 이온 주입 시 dose, energy와 beam current에 따른 sheet resistance의 변화_ 김형인_ (2011)_ 연세대학교 대학원 학위 논문집
테라헤르츠(THz) 파를 이용한 은 나노와이어의 비접촉식 면저항 측정에 관한 연구_ 김동현, 정완호, 김학성_ (2014)_ 대한기계학회 춘추학술대회
대면적 전도성 박막의 면저항 정밀측정_ 강전홍, 유광민, 이상화_ (2015)_ 대한전기학회 학술대회 논문집
반도체 및 금속의 면저항, 비저항 측정시스템의 자동화_ 류제천, 김동진, 강전홍_ (2000)_ 대한전기학회 학술대회 논문집
Materials science and engineering an introduction,_ William D. Callister_ Ch18
저회 되메움재의 열저항 특성_ 정혁상, 조삼덕, 김주형_ (2016)_ 한국지반환경공학회 논문집
재활용된 SiC 나노입자를 이용한 필름발열체 제조와 발열특성에 관한 연구_ 이기성, 홍승제, 김준현 _ (2017)_ 한국생산제조학회지
금속 메쉬 전극을 이용한 TCO-less 광전변환소자 제작 및 광전변환 특성_박민우, 성열문_2011_조명·전기설비학회논문지
