안녕하세요, 본 글을 연재하게 된 33동노숙자입니다.
본 글은 서울대학교 이명재 교수님의 재료의 전자기적 성질 강의와 Richard H. Bube의 Electrons in solids라는 교재를 바탕으로 하여 연재한 글임을 밝히며, 두 분께 감사의 말씀을 올리며 글을 시작해보겠습니다.
재료의 전자기적 성질의 목적은 무엇일까요? 네. 당연하게도, 재료의 전기적-자기적-광학적 성질을 이해하는 것입니다.
제가 곧 쓸 글인 재료공학부에서는 어떤 것을 배우는가? 라는 글에서 언급하겠지만, 재료공학에서는 어떤 성질을 공부하기에 앞서 어떤 구조가 그 성질을 만들어내는지, 그리고 그 성질과 구조를 이해하기 위해서 배우는 이론들을 배웁니다.
우리가 배우게 될 재료의 성질. 즉-
1. 전기적 성질
- 페르미 레벨, 밴드갭, 캐리어 농도로부터 전도도를 이해합니다.
2. 광학적 성질
- 파동함수, 밴드갭, 포논 등으로부터 흡광도를 이해합니다.
3. 자기적 성질
- 스핀 등으로부터 자화를 이해합니다.
들은, 눈치채셨겠지만 모두 기본적인 '이론'과 '구조'로부터 나옵니다.
이론이라 함은, 파동함수, 포논 등의 파동에 대한 이해가 필요하겠지요.
구조라 함은 물질의 구조, 즉 캐리어의 농도, 페르미 레벨 등을 위시한 밴드갭 구조 등이 되겠지요.
따라서, 본 과목에서는 크게 이론과 구조, 그리고 성질 이렇게 세 부분으로 나누어 재료의 전자기적 성질을 이해합니다.
첫 번째, 이론에서는
파동에 대한 소개
1. 입자와 파동에 대한 이해
2. 파동의 특성
그리고 파동의 종류와 특성
3. 포논(lattice wave)
4. 빛(light wave)
5. 물질파(matter wave)
을 배웁니다.
두 번째, 구조에서는
나중에 밴드갭을 이해하는데 필수적인
6. 자유전자모델
그리고 전기적 성질, 광학적 성질, 자기적 성질을 지배하는, 저 셋을 모두 기술하는데 가장 핵심적인 역할을 하는
7. 밴드갭 구조
를 배웁니다.
세 번째, 성질에서는
우리가 이 수업에서 궁극적으로 지향하던 목표인
8. 광학적 성질(즉, 흡광도)
9. 전기적 성질(즉, 전기 전도도)
10. Junction(전기적 성질의 일부이자, 반도체에서 특히나 중요한 Junction!)
11. 자기적 성질(즉, 자화)
를 배우게 됩니다.
제가 늘 강조했듯이, 재료공학의 이야기를 따라
이론 →구조→성질의 이야기를 따라가게 되는 것이죠.
앞으로 열심히 써보겠습니다. 잘 부탁드립니다.