현대 전자제품의 중심에 있는 조용한 회색 결정인 실리콘은 자연적으로 전기 전도를 꺼립니다.
순수한 형태에서는 울타리 위에 놓여 있습니다. 절연체도 아니고 도체도 아닙니다. 이러한 우유부단함은 이론적으로는 아름답지만 실제로는 거의 쓸모가 없습니다.
도핑모든 것을 변화시킵니다. 몇 가지 의도적인 불순물을 도입함으로써 우리는 이 보잘것없는 원소를 지구상의 모든 마이크로칩, 트랜지스터 및 태양전지의 심장 박동으로 변화시킬 수 있습니다.
완벽한 실리콘 결정에서 각 원자는 단단한 격자의 네 이웃과 깔끔하게 결합됩니다.
이러한 결합 중 일부는 실온에서 끊어져 전자와 "정공"과 같은 소수의 전하 운반체가 자유롭게 됩니다.
이것은본질적인실리콘은 전도성이 적당하지만 고정되어 제어하기 어려운 전도성입니다.
전류를 완전히 차단하는 완벽한 절연체도 아니고 전류가 자유롭게 흐르도록 하는 좋은 도체도 아닙니다.
대신, 고유 실리콘은 두 극단 사이의 회색 영역인 "황야대(twilight zone)"에 위치하며 연구에는 유용하지만 실제 장치에는 유용하지 않습니다.
도핑은 외부 원자를 도입합니다.도펀트— 실리콘의 질서정연한 구조 속으로.
여분의 전자를 갖고 있는 인과 같은 원자를 추가하면 실리콘은n형: 모바일 음전하가 풍부합니다.
전자가 하나 더 적은 붕소와 같은 원자를 추가하면 실리콘은p형, 양전하처럼 행동하는 "구멍"을 생성합니다.
이 미묘한 변화가 세상을 변화시킵니다. 갑자기 우리는 할 수 있다제어전류가 얼마나 쉽게 흐르는지, 언제 흐르는지, 어느 방향으로 흐르는지.
그 결과, 모든 반도체 기술의 기초인 예측 가능하고 유용하게 동작하는 실리콘이 탄생했습니다.
세심하게 조정하여도펀트 농도,깊이, 그리고분포, 엔지니어는 특수 기능을 수행하는 실리콘 내부 영역을 만듭니다.
전형적인 예는p-n 접합, p형 실리콘과 n형 실리콘이 만나는 곳.
해당 인터페이스에서 자연에 내장된 게이트키퍼인 내부 전기장이 형성되어 전류가 한 방향으로 흐르지만 다른 방향으로는 흐르지 않습니다.
이러한 영역을 기발한 패턴으로 쌓고 연결하면 디지털 시대의 구성 요소인 트랜지스터, 다이오드 및 집적 회로를 얻을 수 있습니다.
오늘날 도핑은 정밀한 과학입니다.
엔지니어는 다양한 도펀트 재료 중에서 선택하고, 이온 주입 또는 확산을 사용하여 도입하고, 표면 아래로 들어가는 깊이를 미세 조정할 수 있습니다.
10억분의 1로 측정되는 아주 작은 농도 변화도 장치의 작동 방식을 바꿀 수 있습니다.
이러한 정밀 조정을 통해 더 빠른 프로세서, 더 효율적인 태양광 패널 및 매우 민감한 센서가 탄생합니다.
즉,도핑은 실리콘을 수동 재료에서 프로그래밍 가능한 활성 플랫폼으로 전환합니다..
도핑이 없다면 실리콘은 반짝이는 암석에 불과할 것입니다.
도핑은 스마트폰부터 위성까지 현대 생활을 정의하는 기술의 다용도 기반이 됩니다.
불완전성을 통제하는 기술을 터득함으로써 과학자들은 한 번에 원자 하나씩 디지털 세계를 가능하게 만들었습니다.
현대 전자제품의 중심에 있는 조용한 회색 결정인 실리콘은 자연적으로 전기 전도를 꺼립니다.
순수한 형태에서는 울타리 위에 놓여 있습니다. 절연체도 아니고 도체도 아닙니다. 이러한 우유부단함은 이론적으로는 아름답지만 실제로는 거의 쓸모가 없습니다.
도핑모든 것을 변화시킵니다. 몇 가지 의도적인 불순물을 도입함으로써 우리는 이 보잘것없는 원소를 지구상의 모든 마이크로칩, 트랜지스터 및 태양전지의 심장 박동으로 변화시킬 수 있습니다.
완벽한 실리콘 결정에서 각 원자는 단단한 격자의 네 이웃과 깔끔하게 결합됩니다.
이러한 결합 중 일부는 실온에서 끊어져 전자와 "정공"과 같은 소수의 전하 운반체가 자유롭게 됩니다.
이것은본질적인실리콘은 전도성이 적당하지만 고정되어 제어하기 어려운 전도성입니다.
전류를 완전히 차단하는 완벽한 절연체도 아니고 전류가 자유롭게 흐르도록 하는 좋은 도체도 아닙니다.
대신, 고유 실리콘은 두 극단 사이의 회색 영역인 "황야대(twilight zone)"에 위치하며 연구에는 유용하지만 실제 장치에는 유용하지 않습니다.
도핑은 외부 원자를 도입합니다.도펀트— 실리콘의 질서정연한 구조 속으로.
여분의 전자를 갖고 있는 인과 같은 원자를 추가하면 실리콘은n형: 모바일 음전하가 풍부합니다.
전자가 하나 더 적은 붕소와 같은 원자를 추가하면 실리콘은p형, 양전하처럼 행동하는 "구멍"을 생성합니다.
이 미묘한 변화가 세상을 변화시킵니다. 갑자기 우리는 할 수 있다제어전류가 얼마나 쉽게 흐르는지, 언제 흐르는지, 어느 방향으로 흐르는지.
그 결과, 모든 반도체 기술의 기초인 예측 가능하고 유용하게 동작하는 실리콘이 탄생했습니다.
세심하게 조정하여도펀트 농도,깊이, 그리고분포, 엔지니어는 특수 기능을 수행하는 실리콘 내부 영역을 만듭니다.
전형적인 예는p-n 접합, p형 실리콘과 n형 실리콘이 만나는 곳.
해당 인터페이스에서 자연에 내장된 게이트키퍼인 내부 전기장이 형성되어 전류가 한 방향으로 흐르지만 다른 방향으로는 흐르지 않습니다.
이러한 영역을 기발한 패턴으로 쌓고 연결하면 디지털 시대의 구성 요소인 트랜지스터, 다이오드 및 집적 회로를 얻을 수 있습니다.
오늘날 도핑은 정밀한 과학입니다.
엔지니어는 다양한 도펀트 재료 중에서 선택하고, 이온 주입 또는 확산을 사용하여 도입하고, 표면 아래로 들어가는 깊이를 미세 조정할 수 있습니다.
10억분의 1로 측정되는 아주 작은 농도 변화도 장치의 작동 방식을 바꿀 수 있습니다.
이러한 정밀 조정을 통해 더 빠른 프로세서, 더 효율적인 태양광 패널 및 매우 민감한 센서가 탄생합니다.
즉,도핑은 실리콘을 수동 재료에서 프로그래밍 가능한 활성 플랫폼으로 전환합니다..
도핑이 없다면 실리콘은 반짝이는 암석에 불과할 것입니다.
도핑은 스마트폰부터 위성까지 현대 생활을 정의하는 기술의 다용도 기반이 됩니다.
불완전성을 통제하는 기술을 터득함으로써 과학자들은 한 번에 원자 하나씩 디지털 세계를 가능하게 만들었습니다.
