물리전자공학 2 - 반도체 결정 구조
1. 결정 구조 용어
단위 셀, 유닛 셀 (Unit cell) : 전체 결정 구조를 표현할 수 있는 최소 단위
기저 벡터 (Basis vector) : 유닛 셀을 표현할 때 필요한 벡터
유효 원자 수 (Effective number of atoms) : 실제 유닛 셀 안에 들어있는 원자 개수
Primitive unt cell(PUC) : 유효원자수가 1인 유닛셀
Wigner-Seitz cell (WSC) : 고체 결정구조를 대표할 수 있는 유일한 Primitive unt cell
위 사진에서 A와 B는 각각 유닛 셀(Unit cell) 입니다.
각각의 셀을 표현할 때 필요한 벡터인 a1, b1, a2, b2는 기저 벡터(Basis vector) 입니다.
A 유닛 셀 의 유효 원자수(Effective number of atoms)는 각 원자의 1/4씩 4개이므로 1 입니다.
B 유닛 셀 의 유효 원자수(Effective number of atoms)는 각 원자의 1/4씩 4개, 1/2씩 4개, 1씩 1개이므로 4 입니다.
A는 유닛셀의 유효원자수가 1이므로 Primitive unt cell(PUC) 입니다.
2. 기본적인 Unit cell의 종류
Simple cubic (SC) : 모서리에 원자가 배치된 형태
Body-centered cubic (BCC) : Simple cubic 구조 에서 가운데 하나의 원자가 추가된 형태
Face-centered cubic (FCC) : Simple cubic 구조 에서 각면에 원자가 하나씩 추가된 형태
$$ Volume density(부피밀도) = \frac{유닛 \ 셀 \ 내부 \ 유효전자수}{유닛 \ 셀 \ 부피} $$
위 사진에서 한변이 a일 경우
$$ Simple \ cubic의 \ Volume \ density \ = \ \frac{1}{a^{3}} $$
$$ Body-centered \ cubic의 \ Volume \ density \ = \ \frac{2}{a^{3}} $$
$$ Face-centered \ cubic의 \ Volume \ density \ = \ \frac{4}{a^{3}} $$