Compound Semiconductor   화합물 반도체

1. 화합물 반도체 (Compound Semiconductor)

  ㅇ 2 이상의 화학원소로 만들어진 화합물 형태의 반도체
     - 진성 반도체와는 달리, 원소 배합 및 제조 방법을 다르게 함으로써,
     - 특성,성질이 다른 무수히 많은 종류의 화합물 반도체들을 개발 가능

  ㅇ 주기율표 상에서 화합물 반도체의 주요 원소들
      
     

2. 화합물 반도체의 특징

  ㅇ 결합 : 공유결합 보다 이온결합이 관여됨
     - 주기율표상에서 멀리 떨어질수록(전기음성도 차이가 클수록), 이온결합성을 띔 
  ㅇ 중요 특성 파라미터 둘 : 격자상수, 밴드갭
  ㅇ 장점 : 광 효율, 전자 이동도 등 높음
  ㅇ 단점 : 대부분, 열에 약함, 제조 단가 높음, 대구경 결정화 어려움
  ㅇ 응용 : 주로, 광 소자, 전력 반도체 등


3. 화합물 반도체의 구분

  ㅇ Ⅱ-Ⅵ족 : ZnO, ZnS, CdS, ZnSe, CdSe, ZnTe, CdTe 등 (주로, 자연계에 존재하는 형태)
     - 2 원소(binary)  : ZnO, ZnS, CdS 등
     - 3 원소(ternary) : Hg1-xCdxTe 등

  ㅇ Ⅲ-Ⅴ족 : GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, AlN 등 (주로, 인공적으로 만들어짐)
     - 2 원소(binary) : InSb, SiC, InP 등
     - 3 원소(ternary) : GaAsP, GaInAs, Ga1-xAlxAs 등
     - 4 원소(quaternary) : InGaAsP 등
     * 특히, GaAs,InP,GaInAs 등은, 실리콘에 비해, 더 뛰어난 전자 속도 (이동도) 특성을 나타냄

  ㅇ Ⅳ-Ⅳ족 : SiC (내구성이 아주 좋음), SiGe

  ㅇ 일명, 합금 반도체(Alloy Semiconductor)라고 명명되는 것
     - 삼원계 화합물 반도체 (tenary)
        . GaAsP (Ⅲ-Ⅴ-Ⅲ족)
        . AlxGa1-xAs 등

     - 사원계 화합물 반도체 (quaternary) 
        . 형식 : AxB1-xCyD1-y
           .. AlxGa1-xAsySb1-y
           .. InGaAsP 등
        . 이원계,삼원계 화합물 반도체의 조합으로부터 얻어짐


4. 화합물 반도체의 광 응용 例)

  ※ LED 색상별(파장별)로 대응하는 밴드갭(Eg)

  ㅇ 적외선 (λ > 760 [nm], Eg < 1.9 [eV])
     -  GaAs, AlGaAs
  ㅇ 빨강색 (610 < λ < 760 [nm], 1.63 < Eg < 2.03 [eV])
     -  AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP
  ㅇ 오렌지 (590 < λ < 610 [nm], 2.03 < Eg < 2.10 [eV])
     -  GaAsP, AlGaInP, GaP
  ㅇ 노랑색 (570 < λ < 590 [nm], 2.10 < Eg < 2.18 [eV])
     -  GaAsP, AlGaInP, GaP
  ㅇ 녹색 (500 < λ < 570 [nm], 1.9 < Eg < 4.0 [eV])
     -  InGaN, GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP
  ㅇ 파랑색 (450 < λ < 500 [nm], 2.48 < Eg < 3.7 [eV])
     -  ZnSe, InGaN
  ㅇ 보라색 (400 < λ < 450 [nm], 2.76 < Eg < 4.0 [eV])
     -  InGaN
  ㅇ 자외선 (λ < 400 [nm], 3.1 < Eg < 4.4 [eV])

  ※ 특히, GaAsP, InAlGaP 등  Ⅲ-Ⅴ족 화합물반도체는, 
     - 가시광선 영역과 대체로 일치하는 밴드갭을 갖음