화합물 반도체, 불순물 반도체 쉽게 구별하기!

안녕하세요! 

반도체 물성을 공부하다 보면 화합물 반도체, 불순물 반도체라는 단어가 나옵니다.

이 두 가지를 헷갈려하는 경우가 많은 것 같아서 오늘 정리해보려고 합니다.

 

일단 이 두 가지를 구별하기 전에!! 

화합물 반도체의 특징을 Si와 같은 단일원소 반도체와 구별하면서 알아보고 갈게요!

크게 세 가지로 정리했습니다. 

 

출처 : SUMITOMO ELECTRIC

1. 단일원소 반도체(simple)의 경우 원자 사이에 공유결합(covalent)을 하고 있습니다. 

  하지만 화합물 반도체의 경우 원자 사이에 공유결합 + 이온결합(ionic)을 하고 있습니다. 

 

 

2. 단일원소 반도체(silicon)의 경우 indirect bandgap 구조를 가지고 있습니다. 

반면, 화합물 반도체의 경우 direct bandgap 구조를 가지고 있습니다.

indirect과 direct bandgap에 관한 내용은

2023.06.17 - [반도체 연구하기/Semiconductor processing(반도체 공정)] - Direct bandgap vs Indirect bandgap

여기에 있습니다.

 

3. 보통의 경우 단일원소 반도체들은 band gap energy가 화합물 반도체에 비해 낮습니다.

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이제 화합물 반도체(compound)와 불순물 반도체(extrinsic)의 차이점을 알아보겠습니다.

 

화합물 반도체는 위에서 설명한 것과 같이 두 개 이상의 원소가 결합한 반도체를 말합니다.

이러한 화합물 반도체는 순수반도체(intrinsic)입니다. 

위에서 단일원소반도체(Si)의 경우도 순수반도체(intrinsic) 상태입니다.

 

하지만 여기서 P형, N형 도핑(doping)을 한다면??

 

이게 바로 불순물 반도체(extrinsic)입니다!

 

많은 분들이 화합물 반도체(compound)와 불순물 반도체(extrinsic)를 헷갈려합니다.

무조건 도핑을 해야 불순물 반도체라는 것!!

 

예를 하나만 들어볼게요!

GaN은 이 자체로 화합물 반도체입니다. (3족, 5족 합성)

여기서 p, n형의 도핑을 해주게 되면, 

화합물 반도체 이면서 불순물 반도체가 됩니다.

 

+ intrinsic semiconductor는 상온에서 전류가 흐르지 못하지만

도핑을 한 extrinsic semiconductor는 상온에서 전류가 흐릅니다.