반도체소자 2012 학년도 2 학기 담당교수 : 김태환 ( 소속 : 융합전자공학부 ) 강의시간 : 1) 월 10:30-12:00 (H27-0209) 수 14:30-16:00 (H27-0209) Office : 공업센터별관 503-1 Office hour : 수요일 10:30 ~ 12:30 수업조교 : 안준성 (joon.ahn86@gmail.com, Tel : 2220-0354) E-mail : twk@hanyang.ac.kr
교재및수업안내 Main text : Solid State Electronic Devices Sixth edition Ben G. Streetman and Sanjay Banerjee (Prentice-Hall International Editions) 참고문헌 to solid state physics Kittel, Charles (Wiley) Semiconductor physics and devices : basic principles Neamen, Donald A (McGraw-Hill) An introduction to Semiconductor devices Neamen, Donald A (McGraw-Hill)
수업목표 반도체재료형성및분석방법이해. 반도체소자제작방법및성능향상을위한구조설계방법이해. 반도체소자동작원리및동작메카니즘이해. 반도체재료및반도체재료를사용한소자의응용이해. 차세대반도체나노재료및나노소자에대한이해.
강의내용 I 1주 : 에너지대역과반도체에서의전하캐리어 2주 : 반도체의과잉캐리어 3주 : p-n 접합의에너지대역도및전자적수송 4주 : 순방향및역방향바이어스된접합부에서전하의수송 5주 : 동종접합과이종접합 6주 : 전계효과트랜지스터동작및접합 FET 7주 : 금속-반도체 FET 및금속-절연체-반도체 FET 8주 : 중간고사
강의내용 II 9주 : MOS 전계효과트랜지스터의특성및전자수송현상 10주 : MOS 전계효과트랜지스터의특성및전자수송현상 11주 : 태양전지제작및응용 12주 : 발광다이오드제작및응용 13주 : 메모리소자제작및응용 14주 : 차세대반도체전자소자및광소자에대한방향 15주 : 기말고사
2012 년도 2 학기동안 반도체소자에대하여같이 즐겁게공부하기를기대합니다.
반도체소자에앞서서 반도체소자제작을위한기초학문과공학의응용 반도체소자기술의발전방향
반도체소자의연구및응용방향 메모리소자 디스플레이소자 유비쿼터스용제품 태양전지
반도체소자를응용한 IT 기기들 프린터 스캐너 CRT 모니터 웹페이지 디지털카메라 빔프로젝터 LCD 모니터 `
반도체소자를응용한휴대용 IT 기기들
반도체소자를응용한양방향 IT 기기들 양방향통신이가능한정보기기를이용하는모습 어린이들이신기한모습으로터치패널을보고있음
반도체소자제작을위한기초과학과응용공학의융합 기초과학과응용공학융합의유형 학문과기술간의융합 기술과의융합 기술과산업과의융합 유형 1 친환경적인기구 / 산업 자연과학응용공학의공학 학문 NT BT IT 유형 2 유형 3 기술 산업
반도체소자의응용과관련된기술융합의시대 나노신소재 나노구조체 나노공정 정보저장 나노바이오센서 인공조직 약물전달 친생체물질 유전공학 바이오장기 분자생물학 신약 BT NT 융합 IT 바이오인포메틱스 생체정보인터페이스 생체정보보호 바이오컴퓨터 나노센서 나노일렉트로닉스 나노포토닉스 양자컴퓨터 컴퓨터 (H/W, S/W) 반도체 유무선통신 정보보호
반도체소자를사용한결과로제작된유비쿼터스
반도체소자기반가정용유비쿼터스세상
반도체소자기반개인용유비쿼터스세상
반도체소자의향후응용가능한이동수단용유비쿼터스세상
환경친화적자연을위한반도체소자기술의연구방향 저소비전력 고효율 환경친화 에너지재생 저탄소배출 무공해물질
환경친화성반도체소자를바탕으로제작된기기들 환경친화적인소재를사용한휴대폰 환경친화적인소재를사용한하드디스크
환경친화성반도체소자를바탕으로제작된기기들 환경친화적인하이브리드자동차 환경친화적인저전력디스플레이 (LCD)
반도체소자의 제작방법및소자특성 다이오드트랜지스터태양전지발광소자메모리소자
반도체소자 반도체와실리콘 (Si) 반도체트랜지스터 (Transistor) 반도체소자의응용분야
반도체란무엇인가 자유전자가있어서 전기를잘통할수있는물질 예 ) 금, 은, 구리등 금속 절연체 반도체 자유전자가없어서 전기를잘통할수없는물질 예 ) 나무, 플라스틱, 유리등 도체와부도체의중간적성격 전기가통할수도안통할수도있는물질 예 ) 실리콘, 게르마늄등 반도체를이용하여다양한전자및광소자를만들수있다!!!
실리콘 (Si) 반도체
실리콘반도체 불순물을첨가하여반도체의성질을바꿀수있다. Sb 를첨가한 n- 형실리콘반도체 ( 전자의농도가더높다 ) B 를첨가한 p- 형실리콘반도체 ( 정공의농도가더높다 ) n- 형과 p- 형반도체를이용하여다이오드, 트랜지스터등과같은전자소자를만들수있고많은전자제품에응용된다
반도체 MOS 트랜지스터 Gate 는소자의스위치역할 Drain 으로전류의양을조절 Gate Gate Source SiO 2 Drain Source SiO 2 2-D CHANNEL Drain P-Si SUBSTRATE P-Si SUBSTRATE 트랜지스터는메모리, 디스플레이및전지의핵심소자이다.
반도체소자응용제품분야
태양전지 태양전지의원리 태양전지의필요성 태양전지의활용
태양전지란? 태양전지란무엇인가 태양광을받아서전력을발생시키는장치 기초과학 응용공학 태양전지가빛을받으면전류가흐르게된다
태양전지가중요한이유 태양전지의중요성 화석연료의소모량이급증하고그매장량이한계에치닫게됨에따라새로운대체에너지의필요성이급증. 청정에너지이면서고갈되지않는에너지원인태양에너지를사용한태양전지에대한관심이고조. 화석연료소모량급증 대체에너지필요 태양에너지이용
태양전지의활용 인공위성에전력공급을위한태양전지이용 태양전지를이용한가정용발전기 전력공급이되지않는지역의태양전지를이용한가정용발전기
태양전지의활용 화성에서태양전지소자에서공급되는전력을사용하여작동하는탐지기
발광소자 발광소자의원리발광다이오드 (LED) 유기발광다이오드 (OLED) 디스플레이장치
발광소자의원리 에너지 광자 전기장 전자빔 형광체에너지변환물질 가시광선 발광 발광원리를이용하여다양한용도의광소자와디스플레이장치들을만들수있다
발광다이오드 (LED) 0.01A 1A 100A 1 mm 100 mm 1 cm 1 m Gamma rays X rays UV Visible Infrared Microwaves Radio 광통신대역
LED 조명과디스플레이 건물조명으로사용되는 LED LCD TV 의광원으로이용되는 LED
OLED 의발광원리 전류정공 / 전자주입정공 / 전자재결합가시광방출 전원 음극전자수송층발광층정공수송층양극 유리기판
OLED 조명 OLED 는형광등을대체하여새로운조명광원으로이용될수있다. 형광등에사용되는수은은인체에해로워환경규제의대상이된다.
OLED 디스플레이 OLED 시계 OLED 휴대폰 OLED TV
유연성을가지는 OLED OLED 는유연한기판위에서다양한형태로변형이가능하여전자종이나휴대용디스플레이에응용가능
디스플레이란? 디스플레이란무엇인가 화면에문자와그림으로시각적으로표시하는장치인간의오감중시각으로받아들이는정보가가장많다 정보 디스플레이 인간 인터페이스 인터페이스
현재사용하고있는디스플레이의종류 LCD FED PDP OLED
메모리소자 양자역학의세계 D램 (DRAM) 플래시메모리 (Flash Memory) 플렉시블메모리 (Flexible Memory) 차세대메모리소자
고전역학과양자역학 나노크기의작은세계 - 고전역학 ( 축구공이벽을통과할수없다 ) 양자역학 ( 전자는벽을통과할수있다 )
DRAM 의기억원리 전자충전축전기전원차단방전 정보저장 정보소실 - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - - 정보유지를위한재충전 축전기에전하가충전된다 휘발성메모리 Dynamic RAM
DRAM 소자 축전기 트랜지스터 DRAM 웨이퍼 DRAM 단면전자현미경사진
DRAM 소자 DRAM 패키지 DRAM 모듈
플래시메모리의기억원리 플로팅전자` 터널링전원차단정보유지게이트 - - - - - 정보저장 비휘발성메모리 일괄적인소거 Flash Memory
플래시메모리 플래시메모리전자현미경사진 플로팅게이트 ( 스위치와축전기역할을같이한다 ) NOR 플래시메모리 NAND 플래시메모리
플래시메모리제품 플래시메모리카드 플래시메모리 SSD USB 플래시메모리
유연성을가지는메모리 유연성을가지는메모리소자
상용화된반도체메모리소자 Cap. 에데이터를저장 Poly-Si. 에데이터를저장 Capacitor Gate Gate SiO 2 Poly Silicon Source SiO 2 2-D CHANNEL Drain Source SiO 2 2-D CHANNEL Drain P-Si SUBSTRATE P-Si SUBSTRATE D-RAM 소자 Flash Memory 소자
차세대메모리및반도체소자 Nano particle 들이전하를트랩한다. 3 차원적채널형성으로전류특성이향상. Gate Nano-Crystals Insulator Source 2-D CHANNEL P-Si SUBSTRATE Drain Source Gate Insulator P-Si SUBSTRATE Drain NFGM 소자 FIN-FET 소자
2012 년도 2 학기동안 반도체소자에대하여같이 즐겁게공부하기를기대합니다.