반도체 소자 2011 학년도 2 학기

1. 반도체 소자2011학년도 2학기 담당교수 : 김태환 (소속: 전자통신공학부) 강의시간 : 월 09:00-10:30 (H05-0203)수 09:00-10:30 (H05-0203) Office : 공업센터별관 503-1 Office hour : 수요일 10:30 ~ 12:30 수업조교 : 송우승(sws3274@naver.com, Tel : 2220-0354) E-mail : twk@hanyang.ac.kr

2. 교재 및 수업안내 • Main text : • Solid State Electronic Devices – Sixth edition • Ben G. Streetman and Sanjay Banerjee (Prentice-Hall International Editions) • 참고문헌 • Introduction 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) Introduction

3. 수 업 목 표 • 반도체 재료를 기반으로 한 반도체 소자 제작 방법 및 성능 측정 방법 • 이종접합의 전하 이동 현상 • 전계 효과 트랜지스터 제작 방법과 특성 조사 방법 및 소자 동작 방법 • 쌍극성 접합 트랜지스터의 전하 수송 및 동작 원리 • 태양전지와 발광다이오드 같은 광소자의 제작 방법 및 응용 • 집적회로 및 메모리의 제작과 동작 원리 • 차세대 전자소자 및 광소자를 포함한 반도체 소자에 대한 방향 Introduction

4. 강의 내용 I • 1주 Introduction • 2주 에너지대역과 반도체에서의 전하 캐리어 및 반도체의 과잉 캐리어 • 3주 P-N 접합의 에너지 대역도 및 전자적 수송 • 4주 순방향 및 역방향 바이어스 된 접합부에서 전하의 수송 • 5주 동종 접합과 이종 접합 • 6주 전계효과 트랜지스터 동작 및 접합 FET • 7주 금속-반도체 FET 및 금속-절연체-반도체 FET • 8주 중간고사 Introduction

5. 강의 내용 II • 9주 MOS 전계효과 트랜지스터의 특성 및 전자 수송 현상 • 10주 MOS 전계효과 트랜지스터의 특성 및 전자 수송 현상 • 11주 쌍극성 접합 트랜지스터의 전하 수송 및 동작 메카니즘 • 12주 태양전지 제작 및 응용 • 13주 발광 다이오드 제작 및 응용 • 14주 메모리 소자 제작 및 응용 • 15주 차세대 반도체 전자 소자 및 광소자에 대한 방향 • 16주 기말고사 Introduction

6. 한 학기 동안 반도체 소자에 대하여 같이 공부하기를 기대합니다. Introduction

7. 반도체 소자에 앞서서 기초학문과 공학의 응용 기술의 발전 방향

8. 메모리 소자 유비쿼터스용 제품 디스플레이 소자 태양전지 반도체 소자의 응용 Introduction

9. 프린터 스캐너 CRT 모니터 웹페이지 디지털 카메라 빔프로젝터 LCD 모니터` 기초과학을 응용한 IT 기기들 Introduction

10. 기초과학을 응용한 휴대용 IT 기기들 Introduction

11. 양방향 통신이 가능한 정보기기를 이용하는 모습 어린이들이신기한 모습으로터치패널을 보고 있음 기초과학을 응용한 양방향 IT 기기들 Introduction

12. 자연과학 응용공학 의공학 NT BT IT 친환경적인기구/산업 학문 기술 산업 기초과학과 응용공학의 융합 • 기초과학과 응용공학 융합의 유형 • 학문과 기술간의 융합 • 기술과의 융합 • 기술과 산업과의 융합 유형 1 유형 2 유형 3 Introduction

13. 나노신소재 • 나노구조체 • 나노공정 • 정보저장 • 나노바이오센서 • 인공조직 • 약물전달 • 친생체물질 • 나노센서 • 나노일렉트로닉스 • 나노포토닉스 • 양자컴퓨터 융 합 BT IT NT • 유전공학 • 바이오장기 • 분자생물학 • 신약 • 컴퓨터(H/W, S/W) • 반도체 • 유무선통신 • 정보보호 • 바이오인포메틱스 • 생체정보인터페이스 • 생체정보보호 • 바이오컴퓨터 기술 융합의 시대 Introduction

14. 융합결과로 창출된 유비쿼터스 Introduction

15. 가정용 유비쿼터스 세상 Introduction

16. 개인용 유비쿼터스 세상 Introduction

17. 이동수단용 유비쿼터스 세상 Introduction

18. 환경친화적 자연을 위한 기술의 Trend 저소비전력 고효율 에너지재생 환경 친화 저탄소배출 무공해물질 Introduction

19. 환경친화적인 소재를사용한 휴대폰 환경친화적인 소재를사용한 하드디스크 환경친화성을 바탕으로 제작된 기기들 Introduction

20. 환경친화적인하이브리드 자동차 환경친화적인 저전력디스플레이 (LCD) 환경친화성을 바탕으로 제작된 기기들 Introduction

21. 반도체 소자의 응용 반도체 소자 메모리 소자 발광 소자 태양 전지

22. 반도체 소자 반도체와 실리콘(Si) 반도체 트랜지스터(Transistor) 반도체 소자의 응용분야

23. 자유전자가 있어서 • 전기를 잘 통할 수 있는 물질 • 예) 금, 은, 구리 등 금 속 절연체 • 자유전자가 없어서 • 전기를 잘 통할 수 없는 물질 • 예) 나무, 플라스틱, 유리 등 반도체 • 도체와 부도체의 중간적 성격 • 전기가 통할수도 안 통할 수도 있는 물질 • 예) 실리콘, 게르마늄 등 반도체란 무엇인가 반도체를 이용하여 다양한 전자 소자를 만들 수 있다!!! Introduction

24. 실리콘(Si) 반도체 Introduction

25. Sb를 첨가한 n-형 실리콘 반도체(전자의 농도가 더 높다) B를 첨가한 p-형 실리콘 반도체(정공의 농도가 더 높다) 실리콘 반도체 • 불순물을 첨가하여 반도체의 성질을 바꿀 수 있다. n-형과 p-형 반도체를 이용하여 다이오드, 트랜지스터 등과 같은 전자 소자를 만들 수 있고 많은 전자 제품에 응용된다 Introduction

26. Gate SiO2 Drain Source P-Si SUBSTRATE Gate SiO2 2-D CHANNEL Drain Source P-Si SUBSTRATE 반도체 트랜지스터 Gate는 소자의 스위치 역할 Drain으로 전류의 양을 조절 트랜지스터는 메모리, 디스플레이 및 전지의 핵심 소자이다. Introduction

27. 반도체의 응용 제품 분야 Introduction

28. 메 모 리 소 자 양자역학의 세계 D램 (DRAM) 플래시 메모리 (Flash Memory) 플렉시블 메모리 (Flexible Memory) 차세대 메모리 소자

29. 고전 역학과 양자 역학 양자 역학(전자는 벽을 통과할 수 있다) 고전 역학(축구공이 벽을 통과할 수 없다) 나노 크기의 작은 세계 - Introduction

30. DRAM의 기억 원리 방전 전자 충전 축전기 전원차단 축전기에 전하가 충전된다 • 정보 저장 • 정보 유지를 위한 재충전 • 정보 소실 • 휘발성 메모리 - + + - - + + - - + + + + - - - - - - - - - DynamicRAM Introduction

31. DRAM 소자 축전기 트랜지스터 DRAM 웨이퍼 DRAM 단면 전자현미경 사진 Introduction

32. DRAM 소자 DRAM 패키지 DRAM 모듈 Introduction

33. 플래시 메모리의 기억 원리 플로팅게이트 정보유지 전자` 터널링 전원차단 Flash • 정보 저장 • 비휘발성 메모리 일괄적인 소거 - - - - - Memory Introduction

34. 플래시 메모리 플래시 메모리전자현미경 사진 플로팅 게이트(스위치와 축전기 역할을 같이한다) NAND 플래시 메모리 NOR 플래시 메모리 Introduction

35. 플래시 메모리 제품 플래시 메모리 카드 플래시 메모리 SSD USB 플래시 메모리 Introduction

36. 유연성을 가지는 메모리 유연성을 가지는메모리 소자 Introduction

37. Poly-Si.에 데이터를 저장 Gate SiO2 Poly Silicon Capacitor SiO2 Gate 2-D CHANNEL Drain Source SiO2 2-D CHANNEL P-Si SUBSTRATE Drain Source P-Si SUBSTRATE Flash Memory 소자 상용화된 반도체 메모리 소자 Cap.에 데이터를 저장 D-RAM 소자 Introduction

38. Nano particle들이 전하를 트랩한다. 3차원적 채널 형성으로 전류특성이 향상. Gate Nano-Crystals Insulator Drain Source Gate 2-D CHANNEL Insulator Drain Source P-Si SUBSTRATE P-Si SUBSTRATE NFGM 소자 FIN-FET 소자 차세대 메모리 및 반도체 소자 Introduction

39. 발 광 소 자 발광 소자의 원리 발광 다이오드 (LED) 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 장치

40. 에 너 지 • 광자 • 전기장 • 전자빔 형광체 에너지 변환물질 발광 소자의 원리 발 광 가시광선 발광원리를 이용하여다양한 용도의 광소자와디스플레이 장치들을만들 수 있다 Introduction

41. 0.01A 1A 100A 1 mm 100 mm 1 cm 1 m Gamma rays X rays Infrared Microwaves Radio Visible UV 광통신 대역 발광 다이오드 (LED) Introduction

42. 건물 조명으로 사용되는 LED LCD TV의 광원으로 이용되는 LED LED 조명과 디스플레이 Introduction

43. 전류 정공/전자 주입 정공/전자 재결합 가시광 방출 전 원 OLED의 발광 원리 음극 전자수송층 발광층 정공 수송층 양극 유리 기판 Introduction

44. OLED 조명 OLED는 형광등을 대체하여 새로운 조명 광원으로 이용될 수 있다. 형광등에 사용되는 수은은 인체에 해로워 환경 규제의 대상이 된다. Introduction

45. OLED 시계 OLED 휴대폰 OLED TV OLED 디스플레이 Introduction

46. 유연성을 가지는 OLED OLED는 유연한 기판 위에서 다양한 형태로 변형이 가능하여 전자종이나 휴대용 디스플레이에 응용 가능 Introduction

47. 정 보 디스플레이 인 간 디스플레이란 무엇인가 • 디스플레이란? • 화면에 문자와 그림으로 시각적으로 표시하는 장치 • 인간의 오감 중 시각으로 받아들이는 정보가 가장 많다 인터페이스 인터페이스 Introduction

48. LCD PDP FED OLED 현재 사용하고 있는 디스플레이의 종류 Introduction

49. 태 양 전 지 태양 전지의 원리 태양 전지의 필요성 태양 전지의 활용

50. 기초과학 응용공학 태양 전지란 무엇인가 • 태양 전지란? • 태양광을 받아서 전력을 발생시키는 장치 태양전지가 빛을 받으면 전류가 흐르게 된다 Introduction