반도체 화학 중간시험 (2012.10.25)

반도체화학 중간시험 (2012.10.25)

 

1. 각 결정에 대한 자료 표의 빈칸을 채워 넣어라 (20점)

음이온은 양이온보다 반경이 크다고 생각할 것.

결정의 화학식	Coordination Number (CN)		Space-filling Polyhedra(
	양이온	음이온	Polyhedra 증류	Sharing Type
SnO2
Na2O
NaCl
ZnSe
WO3

 

2.     어떤 금속(M)의 결정구조는 ccp array로 구성되어 있다고 한다. 다음 질문에 답하라. (5점*4개= 20점)

 

(1)   결정에 있어서 M의 coordination number(CN)를 밝혀라.

 

(2)   이 결정의 packing efficiency를 계산하라.

 

(3)   Unit cell의 모양을 그리고, 여기에 (111) plane을 표기하라.

 

(4)   (111) plane 간의 간격을 M의 반경 (r ) 으로 표기하라.

 

3.     ABO3 구조에서 rA = 1.2 Å, rB = 0.6 Å, rC= 1.26 Å이다. 다음 질문에 답하라.(10점)

 

(1)   Tolerance factor(t)를 계산하고, 이로부터 결정구조를 예측하라.

 

(2)   Unit cell 내 각 원자의 위치를 fractional coordinate로 나타내라.

 

4.     Carbon nanotube와 C60에 대한 다음 질문에 답하라.(20점)

(1)   (5,5) Carbon nanotube는 어떻게 형성되는 것인가? 아래 그림에 표시하라. 또한, 이 구조의 전도성에 대하여 언급하라[LJ1] .

 

(2)   C60는 탄소로 이루어진 6각형과 5각형 ring으로 구성되어 있다. C-C bond length는 어느쪽이 더 긴가? 또한 그 이유는?

 

(3)   C60의 밀도를 계산하라. (C60 직경은 10.04Å)

 

(4)   C60 시료의 첫번째 XRD peak(각도가 가장 낮은 곳에 나타나는 peak)은 2θ 기준으로 몇 도에서 관측되는가?

 

5.     반도체에 관련된 다음 질문에 답하라. (5점 * 4개 = 20점)

(1)   Si와 GaAs의 Eg는 각각 105와 190kJ/mol이다. 300℃에서 valence band에서 conduction band로 들뜰 수 있는 전자의 mole fraction을 이 두 물질에 대해 각각 구하라.

 

(2)   고온에서 작동하는 반도체 소자로는 둘 중 어느 물질이 좋겠는가? 또한, 그 이유는 무엇인가?

 

(3)   Si에 P를 0.1 ppm doping하였다. Intrinsic carrier 수와 도핑에 의한 Extrinsic carrier의 수가 같아지는 온도를 계산하

라.

 

(4)   다음 물질 중 어느 쪽이 band gap이 큰가?

(가)  GaP와 GaN

 

(나)  RbCl과 NaCl

 

6.     ZnS 계열인 diamond 구조 (탄소의 동소체 한 종류)에 대한 다음 질문에 답하라. Unit cell length : 3.5670Å (5*4=20점)

(1)   Unit Cell 내에 존재하는 C 원자의 위치를 fractional coordinate로 나타내라.

 

(2)   (hkl) plane에서 diffraction 관측시, 원점(0,0,0)에 위치한 C 원자와 나머지 원자들 간의 경로차(δ)를 모두 표기하라.

 

(3)   경로차가 2nπ만큼 차이가 나면 보강간섭을 일으키고, XRD peak이 나타나게 된다. 이를 바탕으로, diamond 구조의 XRD peak 출현에 대한 일반적 법칙을 도출하라.

 

(4)   첫번째 XRD peak의 위치를 2θ로 나타내라.