반도체의 전자적 특성 연구

Abstract

본 연구에서는 N형 반도체(Ge, Si, GaAs, GaP)의 전자적인 특성을 알아 보기 위하여 90˚K ~ 500˚K의 온도 범위에서 비저항과 Hall 계수를 측정하였다. 시료로는 Zone melting법에 의해서 성장시킨 결정을 Si 은 Bridge형으로, 나머지 시료는 직육면체형으로 절단하여 사용하였다. 측정시 각시료의 온도변화는 고온 영역에서는 전기 가열로를 이용했고, 저온 영역에서는 액체 질소를 사용한 냉각 통을 이용했다. Hall전압 측정은 galvano-meter에 연결된 전압 평형식 potentiometer를 사용했다 . 측정된 비저항과 Hall계수로 부터 carrier농도 및 Hall이동도를 구하고, 이들을 분석한 결과 Ge의 에너지 gap은 0,762eV,GaP는 donor의이온화 에너지가 0,045eV(donor 농도가 10^(19)인 경우)로 구해 졌다. 그리고 Si 과 GaAa 에서는 saturation영역에 대하여 분석한 결과 net concentration을 구할 수 있었다. 이 결과들은 비저항, Hall효과, carrier농도 및 mobility에 대한 이론과 잘 일치함을 보여주고, 다른 연구자들의 실험결과와 비교할때 대 체로 비슷한 결과를 보여준다 .;In this dissertation, the resistivity and Hall coefficient of N-type semiconductors (Ge, Si, GaAs, GaP) have been measured in the range of 90˚K to 500˚K, in order to investigate the electronic properties. The single crystals from which the specimens are cut in the form of Bridge or parallelopiped type, are grown by Zone melting method. Temperature vraiations of each specimen in this experiment could be obtained by the electric-furnace in high temperature range and by the cooling cylinder containing liquid-nitrogen in low temperature range. Voltage balancing type potentiometer in conjunction with a galvanometer is used for the voltage measurements of Hall coefficient and resistivity. Carrier concentration and Hall mobility can be obtained from these measurements. As the results of the fitting to the theoritical formulas of above values, it is clear that the energy gap of Ge is 0.762 eV, and donor ionization energy of Gap is 0.045 eV (in the case of donor concentration is 10^(19)cm^(-3)). Net concentration could be obtained from the saturation range in the case of Si and GaAs. These results are in good agreement to the theories of resistivity and Hall effect, and to the other experimental results.