재료공학과전자기적성질

소개

신소재공학과, 재료공학과, 면접 족보, 실제 기출, 28문항+보너스 28문항, 대학원 전공 면접용 자료

목차

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본문내용

<재료의 전자기적 성질>

①전자기학에서 전자의 속도를 계산하는 방법과 왜 그렇게 계산해야 하는가?
전자와 같이 전하를 가지고 있는 입자에 전압을 걸어주면 전하량*전압에 해당하는 위치에너지를 갖게 된다. 이러한 위치에너지는 전자를 움직이게 하는 운동에너지와 같다.
eV = ½mev²
식으로부터 전자의 속도를 계산할 수 있다.

②진공에서의 전자의 움직임과 재료에서의 전자의 움직임의 차이?
전자는 거리에 따라 변화하는 potential energy를 가진다.
또한 자유전자에 전기장이 가해 졌으므로 F = ma = -eE 가 성립한다.
따라서 진공에서의 전자는 다음 수식을 만족한다.
Fext = mea
avac = Fext /me = -eE /me
재료에서 전자는 진공과 다르게 이동하면서 고체내의 이온 등과의 상호작용을 통해 내부에서 발생하는 힘을 추가로 받게 되므로 엄밀하게 말하면 Fext = mea가 성립되지 않고 아래 수식을 만족하게 된다.
Fext+Fint = mea
acryst = (Fext+Fint)/me = Fext /me* = -eE /me*

③perfect 한 결정이 존재할 수 없는 이유는 무엇인가?
열역학적 설명 : △G=△H-T△S
우주의 엔트로피는 증가 하려는 경향이 있어 자발적 변화가 일어난다.
결정에 결함이 생기면 △S가 증가하기 때문에 에너지를 낮추고 안정한 상태로 가기위해 Crystal에 결함이 생길 수 밖에 없다. 따라서 열역학 적으로 완벽한 결정은 존재할 수 없다.
양자역학적 설명 : 양자역학에 따르면 완전결정은 전자와 원자사이에 아무런 상호작용이 일어나지 않아야 가능하다. 그러나 이는 불가능 하므로 완벽한 결정은 존재할 수 없다.

④Band gap이 생기는 이유와 생기는 원리를 설명. band gap이란 무엇인가?
원자들이 모여서 고체를 형성하는 경우, 원래 원자에 귀속되어 있던 전자는 자신이 속해있던 원자로부터 벗어나서 고체 전체에 귀속된다. 이때 파울리의 배타원리에 의하여 한 system 내에 4가지 양자수가 동일한 전자는 존재할 수 없으므로 동일한 에너지 상태를 가지고 있던 전자들의 에너지 상태가 분리되는 현상이 일어나며 에너지 밴드를 형성하게 된다.
metal인 Cu의 경우(1s22s22p63s23p63d104s1) d오비탈을 가지고 있어 band가 splitting 될 때 넓게 쪼개지므로 원자간 평형거리에서 band gap을 가지지 않지만 Si은(1s22s22p63s23p2) 위 그림과 같이 원자간 평형거리에서 band gap을 가진다.

참고자료

· 없음