질문)

안녕하세요. 

오늘 강의 처음 들어보는데 신세계네요. 감사합니다.

그런데, 한가지 이해가안되는 점이 있습니다.

첨부한 그림을 보면, 선생님께서 Valence band와 페르미 준위 사이에 있는 전자를 설명하실때

활동량이 큰, 집이 없는전자라고 설명하셨잖아요. 여기서 이 전자들은 어디서 나온건가요??

최외각 전자들은 Valenceband에 존재한다고 하신걸로봐서 최외각 전자들은 아닌거 같은데

그렇다고 더 낮은 에너지 준위 껍질에 있는 전자가 올라왔을꺼 같지도않고요..

그리고 어디서 왔던지간에 그 전자는 state를 벗어난 전자니까 어딘가에 정공이 형성되는 건가요??

만약 정공이 형성되는 것이 맞다면 

1C 강의에서 Densitiy OfState가 CB에서 2.8*10^19이고 VB에선 1.04*10^19이라고 나와 있는데 

VB에서가 CB에서보다 state 수가 적은것은 전자가 Band gap으로 올라갔기 때문인가요??

이건 수업외 질문인데 혹시 유기반도체 강의도 있나요?? 

답) 답은 Valence band에존재하는 전자 정확히 말하면 VB에 존재하는 state내에존재하는 전자들이 활동량이 커서 절대온도 0K 기준으로 Fermilevel 아래에서 전자를 발견할 수 있는 확률이 1이라는 뜻입니다. 전자를 단순히 particle 즉 입자로 보면 VB내에 전자가 왜 band gap내에 까지 침범하지 라고 생각할수 있는데 이것은 고전역학적 사고 방식이고 우리는 양자역학 즉 전자는 입자와 동시에 파동성을 가지는 양자입니다.그렇기 때문에 VB내 state에 존재하는 전자들이무수히 band gap내 정확히 말하면 절대온도 0K에서Fermi level아래까지도 왔다리 갔다리 있다가도 없다가도 하는 것이 바로 양자역학이고 양자역학은고전역학과 달리 확률로 해석하는 경우가 많습니다. 이부분은Chapter 1 물질파를 설명하는 부분을 다시 보시면 좀 더 구체적으로 이해될 거라 믿습니다.

그리고 부수적인 설명으로 VB의state에 존재하는 전자가 에너지(열에너지, 광에너지등등)를 받아서 state를 빠져나갔다면 그 state를 우리는 hole이라 부르고 +charge를 띄게 됩니다. 거꾸로 말하면 전자가 포함된 state는 중성이라 할수 있죠. 전자는 당연히 –charge를 띄는 거고요.

CB 에존재하는 빈 state는원래는 중성상태이고 VB에서 에너지를 받아서 올라와서 그 빈state를차지한다면 그 state는 –charge를 띄게 됩니다. 전자가 –charge를 띄기 때문이죠.

질문) 그리고 어디서왔던지간에 그 전자는 state를 벗어난 전자니까 어딘가에 정공이 형성되는 건가요??

답)VB에 존재한 state는 반드시 전자를 품고있습니다. 하지만 에너지를 받아 빠져나가면 hole되는 거지요.

전자의 양자성질 즉 입자성과 파동성으로 절대온도 0K에서도 전자가 VB에 가만히 있지 않고 Fermi level아래내에서 왔다리 갔다리 하기 때문에 아주 순간적인 찰라순간에 VB의 state에서 전자가 나가서 아주 찰라 순간에 그  VB의state가 hole이 되기도 하지만 이건 너무 짧은 순간이라 hole이라 부르지 않고 최소한 CB내에 빈state로 전자가 올라갔을때를 VB의 빠져나간 state를 hole이라 부릅니다.하지만 이CB의 전자도 원래 자기 집의 VB state로돌아가기 때문에 이것도 아주 짧은 시간내에 hole로만 존재하게 되는 겁니다. 이것을 이용해서 OLED며 LED가발명되었던 거지요.

이해가 되었기를 빕니다.