산업에서 차지하는 반도체 비중이 점점 높아지고 있습니다. 반도체는 구조에 따라 결정질 반도체와 비결정질 반도체로 구분가능한데요. 결정질 반도체 구조 등에 대해 알아보도록 하겠습니다.
결정질 반도체란
결정질 반도체는 결정 구조를 갖는 반도체를 말합니다. 여기서 말하는 결정 구조란 원자들이 일정한 규칙에 따라 배열된어 있는 구조를 뜻합니다. 결정질 반도체와 대칭되는 것이 비결정질 반도체인데요. 결정질 반도체는 비결정질 반도체에 비해 전기적 특성이 우수하여 전자 제품이나 차량 등의 핵심 소재로 쓰이고 있습니다.
결정질 반도체 구조
결정질 반도체는 다시 세 가지로 구분됩니다. 구분은 원자 배열의 상태에 따라 할 수 있으며 단결정, 다결정, 박막 세 가지 형태로 구분할 수 있습니다.
단결정
원자들이 하나의 결정 격자 내에서 규칙적으로 배열된 구조입니다. 여기서 말하는 격자는 규칙적인 점 또는 기호가 무한대로 반복되어 배열된 것을 의미하며 물리화학 용어입니다. 단결정 반도체는 전기적 특성이 가장 우수한 것으로 평가되며 고성능이 요구되는 제품에 주로 사용됩니다.
다결정
다결정은 서로 다른 결정 격자에 원자들이 배열된 구조를 말하며 무질서하게 배치되어 있습니다. 다결정 반도체는 단결정 반도체에 비하면 전기적 특성이 부족합니다. 그렇지만 단결정 반도체에 비해 제조 공정이 훨씬 간단하기 때문에 대량 생산에 적합한 반도체입니다.
박막
박막은 원자들이 얇은 막 형태로 배열된 구조입니다. 박막 반도체는 표면적이 넓기 때문에 태양전지나 센서 등에 사용됩니다.
결정질 반도체 특성
결정질 반도체는 원자들의 규칙적으로 배열되어 있다는 것이 주요 특징입니다. 이로인해 다음과 같은 특성을 갖습니다. 먼저 전기적 특성으로는 저항이 낮아 전류가 잘 흐릅니다. 또한 정전 용량이 높아 전하를 잘 저장 할 수 있습니다. 광학적 특성으로는 빛을 잘 투과하며 또한 빛을 잘 반사합니다. 기계적 특성으로는 강도가 높으며 부서지기도 쉽습니다.
결정질 반도체 제조 공정
결정질 반도체는 공정은 다음과 같습니다. 먼저 원재료를 준비합니다. 재료는 실리콘이나 갈륨 비소 등을 사용합니다. 다음으로 원재료를 녹여 액체 상태로 만듭니다. 다음은 결정화 단계입니다. 녹인 원재료를 일정한 온도와 압력 조건에서 식혀 결정 구조를 만듭니다. 다음으로 식힌 결정을 고온에서 열을가해 단단하게 만들어줍니다. 마지막으로 후공정 단계입니다. 수요자가 원하는 특성을 갖도록 표면 처리 등을 해줍니다. 이러한 단계를 거치면 결정질 반도체가 완성됩니다.
결정질 반도체 사용처
결정질 반도체는 다양한 분야에서 사용됩니다. 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿, TV, 가전제품 등 다양한 전자 제품과 차량 등 에서 사용되며, 광통신, 무선통신 등 통신 분야에서도 사용됩니다. 또한 태양전지나 LED, 전력 반도체 등 에너지 분야에도 사용됩니다.
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