์ ๋์จ, ์ ์ ์จ, ๋ฐด๋๊ฐญ ๋ฑ์ ๋ค๋ฃจ๋ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ๋ํ ์ข ํฉ ๊ฐ์ด๋์ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ํน์ฑ์ด ๋ค์ํ ๊ธ๋ก๋ฒ ์์ฉ ๋ถ์ผ์์ ์์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์์๋ณด์ธ์.
์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ ์ดํด: ๊ธ๋ก๋ฒ ๊ด์
๋์์์ด ์งํํ๋ ๊ธฐ์ ํ๊ฒฝ์์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ๋ ์๋ง์ ์ฅ์น์ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ๊ธฐ๋ฐ์ ํ์ฑํฉ๋๋ค. ์ค๋งํธํฐ๊ณผ ์ปดํจํฐ์์๋ถํฐ ํ์๊ด ํจ๋๊ณผ ์๋ฃ ์ฅ๋น์ ์ด๋ฅด๊ธฐ๊น์ง, ์ด๋ฌํ ๊ธฐ์ ์ ์ฑ๋ฅ๊ณผ ๊ธฐ๋ฅ์ ์ด๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ๊ณผ ๋ณธ์ง์ ์ผ๋ก ์ฐ๊ฒฐ๋์ด ์์ต๋๋ค. ์ด ๊ฐ์ด๋๋ ์ฃผ์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ๋ํ ํฌ๊ด์ ์ธ ๊ฐ์๋ฅผ ์ ๊ณตํ๊ณ , ๊ทธ ์ค์์ฑ๊ณผ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ๋ํ ๊ธ๋ก๋ฒ ๊ด์ ์ ์ ์ํ๋ ๊ฒ์ ๋ชฉํ๋ก ํฉ๋๋ค.
์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ด๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ?
์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ๊ธฐ์ฅ, ์ ๋ฅ ๋ฐ ์ ์๊ธฐ ๋ฐฉ์ฌ์ ๊ณผ ์ํธ ์์ฉํ๋ ๋ฐฉ์์ ์ ์ํ๋ ํน์ฑ์ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ํน์ฑ์ ์ฌ๋ฃ์ ์ ๊ธฐ ์ ๋ ๋ฅ๋ ฅ, ์๋์ง ์ ์ฅ ๋ฅ๋ ฅ, ์ ์ ์์ฑ ๋ฅ๋ ฅ ๋ฐ ์จ๋ ๋ณํ์ ๋ํ ๋ฐ์์ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ํน์ฑ์ ์ดํดํ๋ ๊ฒ์ ํน์ ์ ์ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ์ ํฉํ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ ํํ๋ ๋ฐ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
์ฃผ์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ:
- ์ ๋์จ (ฯ): ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ๋ฅ๋ฅผ ์ ๋ํ๋ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ๋์ ๋๋ค. ๊ตฌ๋ฆฌ๋ ์๊ณผ ๊ฐ์ด ์ ๋์จ์ด ๋์ ์ฌ๋ฃ๋ ์ ์ ๊ณผ ์ํธ ์ฐ๊ฒฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๋ฏธํฐ๋น ์ง๋ฉ์ค(S/m)๋ก ํํ๋ฉ๋๋ค.
- ๋น์ ํญ (ฯ): ์ ๋์จ์ ์ญ์๋ก, ์ ๋ฅ์ ํ๋ฆ์ ๋ํ ์ฌ๋ฃ์ ์ ํญ์ ๋ํ๋ ๋๋ค. ์ด๋ฏธํฐ(ฮฉยทm)๋ก ์ธก์ ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ์ ์จ (ฮต): ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ๊ธฐ์ฅ ๋ด์ ์ ๊ธฐ ์๋์ง๋ฅผ ์ ์ฅํ๋ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ๋์ ๋๋ค. ์ ์ ์จ์ด ๋์ ์ฌ๋ฃ๋ ์ปคํจ์ํฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์ข ์ข ์์ ๊ณต๊ฐ์ ์ ์ ์จ(ฮตโ)์ ๋ํ ์๋ ์ ์ ์จ(ฮตr)๋ก ํํ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ์ฐ ํ๊ดด ๊ฐ๋: ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ ์ฐ ํ๊ดด(์ ์ฐ ์คํจ)๊ฐ ๋ฐ์ํ๊ธฐ ์ ์ ๊ฒฌ๋ ์ ์๋ ์ต๋ ์ ๊ธฐ์ฅ์ ๋๋ค. ๋ฏธํฐ๋น ๋ณผํธ(V/m)๋ก ์ธก์ ๋ฉ๋๋ค.
- ๋ฐด๋๊ฐญ (Eg): ์์๊ฐ๋ (์ ์๊ฐ ๋จธ๋ฌด๋ ๊ณณ)์ ์ ๋๋(์ ์๊ฐ ์์ ๋กญ๊ฒ ์์ง์ด๋ฉฐ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์ ๋ํ ์ ์๋ ๊ณณ) ์ฌ์ด์ ์๋์ง ์ฐจ์ด์ ๋๋ค. ์ด๋ ๋ฐ๋์ฒด์ ์ค์ํ ํน์ฑ์ผ๋ก, ์๋ ์ ์๊ณผ ํก์ ๋๋ ๋ฐฉ์ถํ๋ ๋น์ ํ์ฅ์ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค. ์ ์๋ณผํธ(eV)๋ก ์ธก์ ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ํ ์บ๋ฆฌ์ด ์ด๋๋ (ฮผ): ์ ๊ธฐ์ฅ์ ์ํฅ ํ์์ ์ ํ ์บ๋ฆฌ์ด(์ ์ ๋๋ ์ ๊ณต)๊ฐ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํตํด ์ผ๋ง๋ ๋นจ๋ฆฌ ์์ง์ผ ์ ์๋์ง๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ๋์ ๋๋ค. ์ด๋๋๊ฐ ๋์์๋ก ๋ ๋น ๋ฅธ ์์ ์๋์ด ๊ฐ๋ฅํฉ๋๋ค. cmยฒ/Vยทs๋ก ์ธก์ ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ๋ฒ ํฌ ๊ณ์ (S): ์ฌ๋ฃ ์๋จ์ ์จ๋ ์ฐจ์ด์ ๋ฐ์ํ์ฌ ์ ๋๋๋ ์ด์ ์ ์์ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ๋์ ๋๋ค. ์ด์ ๋ฐ์ ๊ธฐ ๋ฐ ๋๊ฐ๊ธฐ์ ์ค์ํฉ๋๋ค. ์ผ๋น๋น ๋ณผํธ(V/K)๋ก ์ธก์ ๋ฉ๋๋ค.
- ์์ ๊ณ์: ๊ฐํด์ง ์ ๊ธฐ์ฅ์ ๋ฐ์ํ์ฌ ์ฌ๋ฃ๊ฐ ๋ํ๋ด๋ ๋ณํ์ ์(๋๋ ๋ฐ๋๋ก, ์ฌ๋ฃ์ ๊ธฐ๊ณ์ ์๋ ฅ์ด ๊ฐํด์ง ๋ ์์ฑ๋๋ ์ ์์ ์)์ ๋ํ๋ด๋ ์ฒ๋์ ๋๋ค. ์ผ์์ ์ก์ถ์์ดํฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋ถ๋ฅ
์ ์ ์ฌ๋ฃ๋ ์ ๋์จ์ ๋ฐ๋ผ ํฌ๊ฒ ์ธ ๊ฐ์ง ๋ฒ์ฃผ๋ก ๋ถ๋ฅ๋ฉ๋๋ค:
- ๋์ฒด: ์ ๋์จ์ด ๋์ ์ ์๊ฐ ์์ ๋กญ๊ฒ ํ๋ฅผ ์ ์๋ ์ฌ๋ฃ์ ๋๋ค. ์๋ก๋ ๊ตฌ๋ฆฌ, ์, ๊ธ, ์๋ฃจ๋ฏธ๋์ด ์์ต๋๋ค. ๋ฐฐ์ , ์ํธ ์ฐ๊ฒฐ ๋ฐ ์ ๊ทน์ ๊ด๋ฒ์ํ๊ฒ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ์ ์ฐ์ฒด (์ ์ ์ฒด): ์ ๋์จ์ด ๋งค์ฐ ๋ฎ์ ์ ์์ ํ๋ฆ์ ๋ง๋ ์ฌ๋ฃ์ ๋๋ค. ์๋ก๋ ์ ๋ฆฌ, ์ธ๋ผ๋ฏน, ํด๋ฆฌ๋จธ, ๊ณต๊ธฐ๊ฐ ์์ต๋๋ค. ์ ์ฐ, ๋จ๋ฝ ๋ฐฉ์ง ๋ฐ ์ ๊ธฐ ์๋์ง ์ ์ฅ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ๋ฐ๋์ฒด: ๋์ฒด์ ์ ์ฐ์ฒด ์ฌ์ด์ ์ ๋์จ์ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ์ ๋๋ค. ์ด๋ค์ ์ ๋์จ์ ๋ํ(๋ถ์๋ฌผ ์ฃผ์ )์ด๋ ์ ๊ธฐ์ฅ ์ธ๊ฐ๋ฅผ ํตํด ์ ์ดํ ์ ์์ต๋๋ค. ์๋ก๋ ์ค๋ฆฌ์ฝ, ๊ฒ๋ฅด๋ง๋, ๊ฐ๋ฅจ ๋น์๊ฐ ์์ต๋๋ค. ๋ฐ๋์ฒด๋ ํธ๋์ง์คํฐ, ๋ค์ด์ค๋, ์ง์ ํ๋ก์ ์ฌ์ฉ๋๋ ํ๋ ์ ์๊ณตํ์ ๊ธฐ์ด์ ๋๋ค.
๋ฐด๋๊ฐญ์ ์ค์์ฑ
๋ฐด๋๊ฐญ์ ๋ฐ๋์ฒด์ ์ ์ฐ์ฒด์ ํนํ ์ค์ํ ํน์ฑ์ ๋๋ค. ์ด๋ ์ ์๊ฐ ์์๊ฐ๋ ์์ ์ ๋๋๋ก ๋ฐ์ด์ฌ๋ผ ์ ๊ธฐ ์ ๋์ฑ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํ๋ ๋ฐ ํ์ํ ์ต์ ์๋์ง๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํฉ๋๋ค.
- ๋ฐ๋์ฒด: ์ ๋นํ ๋ฐด๋๊ฐญ(์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก 0.1 ~ 3 eV)์ ๊ฐ์ง๋๋ค. ์ด๋ก ์ธํด ๋น์ ๋น์ถ๊ฑฐ๋ ์ ์์ ๊ฐํ๋ ๋ฑ์ ํน์ ์กฐ๊ฑด ํ์์ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์ ๋ํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ฐ๋์ฒด์ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ํก์ ๋๋ ๋ฐฉ์ถํ ์ ์๋ ๋น์ ํ์ฅ์ ๊ฒฐ์ ํ๋ฏ๋ก LED๋ ํ์์ ์ง์ ๊ฐ์ ๊ด์ ์ ์์์ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
- ์ ์ฐ์ฒด: ํฐ ๋ฐด๋๊ฐญ(์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก 3 eV ์ด์)์ ๊ฐ์ ธ ์ ์๊ฐ ์ ๋๋๋ก ์ฝ๊ฒ ๋ฐ์ด์ค๋ฅด๋ ๊ฒ์ ๋ง์ ์ ๊ธฐ ์ ๋์ฑ์ ๋ฐฉ์งํฉ๋๋ค.
๋ฐด๋๊ฐญ ์์ฉ ์ฌ๋ก:
- ํ์์ ์ง: ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๋ฐ๋์ฒด์ธ ์ค๋ฆฌ์ฝ์ ํ๋น์ ํก์ํ๊ณ ์ ๊ธฐ๋ฅผ ์์ฑํ๋ ๋ฐ ๋งค์ฐ ์ ํฉํ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ต๋๋ค. ์ ์ธ๊ณ ์ฐ๊ตฌ์๋ค์ ํ๋ก๋ธ์ค์นด์ดํธ ๋ฐ ์ ๊ธฐ ๋ฐ๋์ฒด๋ฅผ ํฌํจํ์ฌ ๋ ๋์ ํ์์ ์ง ํจ์จ์ ์ํ ์ต์ ํ๋ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ๊ฐ์ง ์๋ก์ด ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํ์ํ๊ณ ์์ต๋๋ค.
- LED (๋ฐ๊ด ๋ค์ด์ค๋): LED์์ ๋ฐฉ์ถ๋๋ ๋น์ ์์ ์ฌ์ฉ๋ ๋ฐ๋์ฒด ์ฌ๋ฃ์ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋ฉ๋๋ค. ์ ์ธ์ ์์ ์์ธ์ ์ ์ด๋ฅด๋ ๋ค์ํ ์์ ๋น์ ๋ฐฉ์ถํ๋ LED๋ฅผ ๋ง๋ค๊ธฐ ์ํด ๋ค์ํ ๋ฐ๋์ฒด ์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ์งํ๊ฐ๋ฅจ(GaN)์ ์ฒญ์ ๋ฐ ๋ น์ LED๋ฅผ ๋ง๋๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ฉฐ, ์๋ฃจ๋ฏธ๋ ๊ฐ๋ฅจ ์ธ๋ ์ธํ๋ฌผ(AlGaInP)์ ์ ์ ๋ฐ ํฉ์ LED์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ํธ๋์ง์คํฐ: ํธ๋์ง์คํฐ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ฐ๋์ฒด ์ฌ๋ฃ์ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ์ค์์นญ ์๋์ ์๋ ์ ์์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ์ค๋ฆฌ์ฝ์ด ์ฌ์ ํ ์ง๋ฐฐ์ ์ธ ์ฌ๋ฃ์ด์ง๋ง, ์งํ๊ฐ๋ฅจ(GaN) ๋ฐ ํํ๊ท์(SiC)์ ๊ฐ์ ์์ด๋ ๋ฐด๋๊ฐญ ๋ฐ๋์ฒด๋ ๊ณ ์ ๋ ฅ ๋ฐ ๊ณ ์ฃผํ ์์ฉ ๋ถ์ผ์์ ์ธ๊ธฐ๋ฅผ ์ป๊ณ ์์ต๋๋ค.
์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์์ธ
๋ช ๊ฐ์ง ์์ธ์ด ์ฌ๋ฃ์ ์ ์ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น ์ ์์ต๋๋ค:
- ์จ๋: ์จ๋๋ ์ ์์ ์๋์ง์ ์ฌ๋ฃ ๋ด ์์์ ์ง๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์ณ ์ ๋์จ๊ณผ ๋ฐด๋๊ฐญ์ ์ํฅ์ ์ค๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๊ธ์์์๋ ์จ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ๋์จ์ด ๊ฐ์ํ๋ ๋ฐ๋ฉด, ๋ฐ๋์ฒด์์๋ ์ฆ๊ฐํฉ๋๋ค.
- ๊ตฌ์ฑ: ์ฌ๋ฃ ๋ด ์์์ ์ข ๋ฅ์ ๋๋๋ ์ ์ ํน์ฑ์ ์ง์ ์ ์ธ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ๋ฐ๋์ฒด๋ฅผ ๋ถ์๋ฌผ๋ก ๋ํํ๋ฉด ์ ๋์จ์ ๊ทน์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐ์ํฌ ์ ์์ต๋๋ค.
- ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ: ์ฌ๋ฃ์ ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ ๋ด ์์ ๋ฐฐ์ด์ ์ ์์ ์ด๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ๋งค์ฐ ์ ๋๋ ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๋ ๋์ ์ ๋์จ์ ๊ฐ์ง๋๋ค.
- ๊ฒฐํจ: ๊ณต๊ณต(vacancy)์ด๋ ์ ์(dislocation)์ ๊ฐ์ ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ์ ๋ถ์์ ์ฑ์ ์ ์๋ฅผ ์ฐ๋์์ผ ์ ๋์จ์ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์ธ๋ถ์ฅ: ์ ๊ธฐ์ฅ๊ณผ ์๊ธฐ์ฅ์ ์ ์์ ํ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๊ณ ์ ๋์จ๊ณผ ์ ์ ์จ์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค.
- ์๋ ฅ: ์๋ ฅ์ ๊ฐํ๋ฉด ์์ ๊ฐ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ๋ณํ๊ณ ์ ์ ๋ฐด๋ ๊ตฌ์กฐ์ ์ํฅ์ ์ฃผ์ด ์ฌ๋ฃ์ ์ ์ ํน์ฑ์ ๋ณ๊ฒฝํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด ํจ๊ณผ๋ ์ผ๋ถ ์ฌ๋ฃ์์ ํนํ ๋๋๋ฌ์ ธ ์๋ ฅ ์ ๋ ์ด์ ๋์ ๊ฐ์ ํ์์ ์ ๋ฐํฉ๋๋ค.
์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ์์ฉ ๋ถ์ผ
๋ค์ํ ๋ฒ์์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์ฌ๋ฌ ์ฐ์ ๋ถ์ผ์ ๊ฑธ์ณ ๋งค์ฐ ๋ค์ํ ์์ฉ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํฉ๋๋ค:
- ๋ง์ดํฌ๋ก์ผ๋ ํธ๋ก๋์ค: ์ค๋ฆฌ์ฝ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐ๋์ฒด๋ ๋ง์ดํฌ๋ก์นฉ, ํธ๋์ง์คํฐ ๋ฐ ์ง์ ํ๋ก์ ๊ธฐ์ด์ด๋ฉฐ, ์ปดํจํฐ, ์ค๋งํธํฐ ๋ฐ ๊ธฐํ ์ ์ ์ฅ์น์ ์ ๋ ฅ์ ๊ณต๊ธํฉ๋๋ค. ๊ธ๋ก๋ฒ ๋ฐ๋์ฒด ์ฐ์ ์ ์์ญ์ต ๋ฌ๋ฌ ๊ท๋ชจ์ ์์ฅ์ด๋ฉฐ, ์ ์ธ๊ณ ๊ธฐ์ ๋ค์ ๋ ์๊ณ , ๋ ๋น ๋ฅด๋ฉฐ, ๋ ์๋์ง ํจ์จ์ ์ธ ์นฉ์ ๋ง๋ค๊ธฐ ์ํด ๋์์์ด ํ์ ํ๊ณ ์์ต๋๋ค.
- ์๋์ง: ์ ๋์จ์ด ๋์ ์ฌ๋ฃ๋ ์ก์ ์ ๊ณผ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๋ฐ๋์ฒด๋ ํ์์ ์ง์์ ํ๋น์ ์ ๊ธฐ๋ก ๋ณํํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์ด์ ์ฌ๋ฃ๋ ์ด์ ์ ๊ธฐ๋ก ๋ณํํ๋ ์ด์ ๋ฐ์ ๊ธฐ์ ๋๊ฐ ์์ฉ์ ์ํ ์ด์ ๋๊ฐ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ์๋ฃ๊ธฐ๊ธฐ: ์์ ์ฌ๋ฃ๋ ์๋ฃ ์์์ฉ ์ด์ํ ๋ณํ๊ธฐ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์ ๋์ฑ ํด๋ฆฌ๋จธ๋ ์ด์ํ ์ผ์ ๋ฐ ์ฝ๋ฌผ ์ ๋ฌ ์์คํ ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฐ์ด์ค์ผ๋ ํธ๋ก๋์ค ๋ถ์ผ์์ ์ฌ์ฉ์ด ํ์๋๊ณ ์์ต๋๋ค.
- ์ผ์: ํน์ ์ ์ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ๋ ์จ๋, ์๋ ฅ, ๋น, ์๊ธฐ์ฅ ๋ฐ ํํ ๋๋๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ ๋ค์ํ ์ผ์์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ์ ํญ์ฑ ์ผ์๋ ํน์ ๋ถ์๋ฌผ์ ๋ฐ์ํ์ฌ ์ ํญ์ด ๋ณํ๋ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๊ณ , ์ฉ๋์ฑ ์ผ์๋ ์ ์ ์จ์ด ๋ณํ๋ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค.
- ๋์คํ๋ ์ด: ์ก์ , ์ ๊ธฐ ๋ฐ๊ด ๋ค์ด์ค๋(OLED) ๋ฐ ์์์ ์ ํ ๋ ๋น์ , ๋ชจ๋ํฐ ๋ฐ ๋ชจ๋ฐ์ผ ์ฅ์น์ ๋์คํ๋ ์ด์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๊ธ๋ก๋ฒ ๋์คํ๋ ์ด ์์ฅ์ ๊ฒฝ์์ด ์น์ดํ๋ฉฐ, ์ ์กฐ์ ์ฒด๋ค์ ๋์คํ๋ ์ด ํ์ง, ์๋์ง ํจ์จ ๋ฐ ๋น์ฉ์ ๊ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํด ๋์์์ด ๋ ธ๋ ฅํ๊ณ ์์ต๋๋ค.
- ํต์ : ํน์ ๊ตด์ ๋ฅ ์ ๊ฐ์ง ์ ๋ฆฌ๋ก ๋ง๋ค์ด์ง ๊ด์ฌ์ ๋ ์ฅ๊ฑฐ๋ฆฌ ๋ฐ์ดํฐ ์ ์ก์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๋ฐ๋์ฒด ๋ ์ด์ ์ ๊ด๊ฒ์ถ๊ธฐ๋ ๊ดํต์ ์์คํ ์ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ์ต์ ๋ํฅ
์ ์ ์ฌ๋ฃ ๋ถ์ผ๋ ์๋ก์ด ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ๋ฐ๊ฒฌํ๊ณ ๊ธฐ์กด ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ ํ๊ธฐ ์ํ ์ง์์ ์ธ ์ฐ๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ ๋ ธ๋ ฅ์ผ๋ก ๋์์์ด ๋ฐ์ ํ๊ณ ์์ต๋๋ค. ๋ช ๊ฐ์ง ์ต์ ๋ํฅ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค:
- ํ๋ ์๋ธ ์ ์์์: ์จ์ด๋ฌ๋ธ ๊ธฐ๊ธฐ, ํ๋ ์๋ธ ๋์คํ๋ ์ด ๋ฐ ์ด์ํ ์๋ฃ ๊ธฐ๊ธฐ๋ฅผ ์ํ ์ ์ฐํ๊ณ ์ ์ถ์ฑ ์๋ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ๊ฐ๋ฐ. ์ฌ๊ธฐ์๋ ์ ๊ธฐ ๋ฐ๋์ฒด, ์ ๋์ฑ ์ํฌ ๋ฐ ์๋ก์ด ๊ธฐํ ์ฌ์ฉ์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค.
- 2์ฐจ์ ์ฌ๋ฃ: ํธ๋์ง์คํฐ, ์ผ์ ๋ฐ ์๋์ง ์ ์ฅ ์ฅ์น์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ํด ๊ทธ๋ํ ๋ฐ ์ ์ด๊ธ์ ๋์นผ์ฝ๊ฒ๋์ด๋(TMD)์ ๊ฐ์ 2์ฐจ์ ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ ํ๊ตฌ. ์ด๋ฌํ ์ฌ๋ฃ๋ ์์ ๋๊ป์ ์์ ๊ตฌ์ ํจ๊ณผ๋ก ์ธํด ๋ ํนํ ์ ์ ํน์ฑ์ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
- ํ๋ก๋ธ์ค์นด์ดํธ: ํ์์ ์ง ๋ฐ LED์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ํ ํ๋ก๋ธ์ค์นด์ดํธ ์ฌ๋ฃ ์ฐ๊ตฌ. ํ๋ก๋ธ์ค์นด์ดํธ๋ ํ์์ ์ง์์ ์ ๋งํ ์ฑ๋ฅ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ์์ผ๋ฉฐ, ํจ์จ์ด ๋น ๋ฅด๊ฒ ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์์ต๋๋ค.
- ์์ ์ฌ๋ฃ: ์์ ์ปดํจํ ๋ฐ ๊ธฐํ ์ฒจ๋จ ๊ธฐ์ ์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ํด ์์ ์ ์ฐ์ฒด ๋ฐ ์ด์ ๋์ฒด์ ๊ฐ์ ์ด๊ตญ์ ์ธ ์์ ํน์ฑ์ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ ์ฐ๊ตฌ.
- ์ ์์์ ์ ์ธต ์ ์กฐ (3D ํ๋ฆฐํ ): ๋ณต์กํ๊ณ ๋ง์ถคํ๋ ์ ์ ์์คํ ์์ฑ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํ๋ ์ ์ ์ฅ์น ๋ฐ ํ๋ก๋ฅผ 3D ํ๋ฆฐํ ํ๋ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ. ์ฌ๊ธฐ์๋ ์๋ก์ด ์ ๋์ฑ ์ํฌ ๋ฐ ์ธ์ ๊ฐ๋ฅํ ๋ฐ๋์ฒด ๊ฐ๋ฐ์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค.
- ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์ ์ ์ฌ๋ฃ: ํ๊ฒฝ ์นํ์ ์ด๊ณ ์ง์ ๊ฐ๋ฅํ ์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ํ์ฉ์ ์ค์ . ์ฌ๊ธฐ์๋ ๋ฐ์ด์ค ๊ธฐ๋ฐ ์ฌ๋ฃ ํ์, ๋ ์ฑ ๋ฌผ์ง ์ฌ์ฉ ๊ฐ์, ์ ์ ํ๊ธฐ๋ฌผ ์ฌํ์ฉ ๊ณต์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค.
๊ธ๋ก๋ฒ ์ฐ๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ
์ ์ ์ฌ๋ฃ ๋ถ์ผ์ ์ฐ๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ์ ์ ์ธ๊ณ์ ์ธ ๋ ธ๋ ฅ์ด๋ฉฐ, ์ ์ธ๊ณ์ ์ฃผ์ ๋ํ๊ณผ ์ฐ๊ตฌ ๊ธฐ๊ด์ด ์ด ๋ถ์ผ์ ๋ฐ์ ์ ๊ธฐ์ฌํ๊ณ ์์ต๋๋ค. ๋ฏธ๊ตญ, ์ค๊ตญ, ์ผ๋ณธ, ๋ํ๋ฏผ๊ตญ, ๋ ์ผ, ์๊ตญ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ตญ๊ฐ๋ค์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฃผ์ ์ฃผ์์ ๋๋ค. ๊ตญ์ ํ๋ ฅ๊ณผ ์ง์ ๊ณต์ ๋ ํ์ ์ ๊ฐ์ํํ๊ณ ์ ์๊ณตํ ๋ถ์ผ์ ๊ธ๋ก๋ฒ ๊ณผ์ ๋ฅผ ํด๊ฒฐํ๋ ๋ฐ ํ์์ ์ ๋๋ค.
๊ฒฐ๋ก
์ ์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์ฐ๋ฆฌ ์ธ์์ ํ์ฑํ๋ ์๋ง์ ๊ธฐ์ ์ ๊ธฐ๋ฅ์ ๊ทผ๋ณธ์ ์ธ ์์์ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ํน์ฑ์ ์ดํดํ๋ ๊ฒ์ ์์ง๋์ด, ๊ณผํ์ ๋ฐ ์ ์ ์ฅ์น์ ์ค๊ณ, ๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ ์กฐ์ ๊ด๋ จ๋ ๋ชจ๋ ์ฌ๋์๊ฒ ํ์์ ์ ๋๋ค. ๊ธฐ์ ์ด ๊ณ์ ๋ฐ์ ํจ์ ๋ฐ๋ผ ์๋กญ๊ณ ๊ฐ์ ๋ ์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋ํ ์์๋ ์ฆ๊ฐํ ๊ฒ์ด๋ฉฐ, ์ด๋ ํ์ ์ ์ฃผ๋ํ๊ณ ์ ์ธ๊ณ ์ ์๊ณตํ์ ๋ฏธ๋๋ฅผ ํ์ฑํ ๊ฒ์ ๋๋ค.
ํต์ฌ ์๋ฆฌ๋ฅผ ์ดํดํ๊ณ ์ต์ ๋ํฅ์ ํ์ ํจ์ผ๋ก์จ ๊ฐ์ธ๊ณผ ์กฐ์ง์ ์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ์ง์์ ์ธ ์งํ์ ๋ค์ํ ์ฐ์ ๋ฐ ๊ธ๋ก๋ฒ ์ปค๋ฎค๋ํฐ์ ๊ฑธ์น ๋ณํ์ ์ธ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ํจ๊ณผ์ ์ผ๋ก ๊ธฐ์ฌํ ์ ์์ต๋๋ค.
์ถ๊ฐ ํ์ต ์๋ฃ
์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ๋งคํน์ ์ธ ์ธ๊ณ๋ฅผ ๋ ๊น์ด ํ๊ตฌํ๋ ค๋ฉด ๋ค์ ์๋ฃ๋ฅผ ์ดํด๋ณด์ธ์:
- ๊ต์ฌ: Rolf E. Hummel์ "Electronic Properties of Materials", Ben Streetman๊ณผ Sanjay Banerjee์ "Solid State Electronic Devices"
- ๊ณผํ ์ ๋: Applied Physics Letters, Advanced Materials, Nature Materials, IEEE Transactions on Electron Devices
- ์จ๋ผ์ธ ์๋ฃ: MIT OpenCourseware, Coursera, edX
๋์์์ด ์งํํ๋ ์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ํ๊ฒฝ์ ๋ฐ์๋ค์ด๊ณ ๋ฏธ๋๋ฅผ ํ์ฑํ ํ๊ธฐ์ ์ธ ํ์ ์ ์ ์ฌ๋ ฅ์ ๋ฐํํ์ธ์!