[Day7] 단위셀의 형태 (SC, BCC, FCC, Diamond)

안녕하세요! 반도체 자세하게 알려주는 "띵주"입니다.

"전공자를 위한 자세한 반도체 이론" 카테고리에 포스팅하는 글들은

반도체를 전공으로 하는 학부생을 대상으로 "반도체공학"에서 배우는 이론 및 지식들을 깔끔하게 정리하는 게 목적입니다.

이번 포스팅에서는 "단위셀의 형태"를 주제로 정리해 보겠습니다.

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 단순입방구조 (Simple cubic ; SC)

단순입방구조 (Simple cubic ; SC)

• SC는 정육면체 여덟 꼭지점 마다 원자가 존재하는 구조입니다.
• 단위셀을 구성하는 기본벡터 {a, b, c} 의 크기가 같고 서로 직각을 이룹니다.

• 단위셀의 체적은 다음과 같습니다.

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체심입방구조 (Body centered cubic ; BCC)

체심입방구조 (Body centered cubic ; BCC)

• BCC는 SC 구조에 더하여 정육면체 중심에 원자가 하나 더 있는 구조입니다.
• BCC는 SC 구조 2개가 원점에서 (a/2, a/2, a/2)만큼 평행이동하여 엇물려 있는 구조이기도 합니다.
• 단위셀의 기본구성벡터 {a,b,c} 는 SC와 동일합니다.
  

  

• 단위셀의 체적도 SC 와 같습니다.

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면심입방구조 (Face centered cubic ; FCC)

면심입방구조 (Face centered cubic ; FCC)

• FCC는 SC 구조의 원자배열에 추가하여 6개의 면 중심에도 원자가 존재하는 구조입니다.
• 단위셀의 기본구성벡터 {a,b,c} 는 SC, BCC와 동일합니다.

  

• 단위셀의 체적도 SC 와 같습니다.

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다이아몬드 구조 (Diamond) or 섬아연광 구조 (Zincblende)

다이아몬드 구조 (Diamond) or 섬아연광 구조 (Zincblende)

• 다이아몬드 구조는 FCC 2개가 (a/4, a/4. a/4) 만큼 평행이동하여 서로 엇물려 있는 형태의 구조입니다.
• 엇물려 있는 2개의 FCC 구조가 서로 동일한 원자들로 이루어진 경우를 다이아몬드 구조라고 합니다.
  ex) Si, Ge -> Diamond 구조
• 엇물려 있는 2개의 FCC 구조가 서로 다른 원자들로 이루어진 경우를 섬아연광 구조라고 합니다.
  ex) GaAS, InP -> Zincblende 구조
• 단위셀의 기본구성벡터 {a,b,c} 는 SC, BCC, FCC와 동일합니다.
  

  

• 단위셀의 체적도 SC, BCC, FCC 와 같습니다.

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마무리하며

3차원 주기적 원자배열 구조에서 결정을 이루는 원자를 단위셀 형태로 구분하면

1) 단순입방구조 (Simple cubic ; SC)

2) 체심입방구조 (Body centered cubic ; BCC)

3) 면심입방구조 (Face centered cubic ; FCC)

4) 다이아몬드 구조 (Diamond) or 섬아연광 구조 (Zincblende)

다음과 같이 4가지가 대표적입니다.

같은 내용을 반도체를 전혀 모르는 비전공자를 대상으로 "반도체"를 쉽게 풀어서 설명하는 내용을 원하시면 아래 링크를 참고하세요.

 

단위셀의 형태를 쉽게 이해해보자(SC,BCC,FCC)