Tunneling Effect에 대해 알아보자

"Tunneling Effect"

 

 

 

 

 

 

 

Tunneling Effect란 전자나 원자핵과 같은 미소한 입자는 역장의 장벽을 투과할 수 있다는 양자역학 특유의 효과이다. 원자핵에서 방출되는 K입자의 에너지는 K입자가 밖으로 나올 때 넘어야 하는 포텐셜 높이보다 작은 경우가 많은데도 K입자가 포텐셜을 통과하는 현상을 말한다.

반도체와 금속면의 접촉에 의해 생기는 전자의 흐름은 이 Tunneling Effect 때문이다.

 

반도체와 금속은 일종의 에너지 장벽(barrier)을 갖고 있다. 문제는 부도체 막이 얇아질수록, 가해지는 에너지가 커질수록 이러한 전자의 Tunneling이 일어나기가 쉽다. 기술이 발전함에 따라, 반도체 소자의 크기는 작아지고 요구하는 전력은 증가함에 따라 Tunneling이 심해진다.

 

Tunneling으로 이동한 전자들은 소자가 정상적인 동작을 못하도록 방해한다.

 

 

 

 

 

위 그림은, PN접합인 경우를 보여준다. 일반 다이오드에서는 볼 수 없는 이경우는 밴드가 상당힌 큰 높이 차이를 보이면서 휘었다. 이 경우를 잘 살펴 보면 N영역의 Conduction Band가 P영역의 밸런스 밴드와 높이가 같은 부분이 있게 됩니다.

 

즉, 두 밴드가 수직이 아닌 수평의 위치에 있게되고 두 영역간의 밴드가 충분히 앏다면 전자는 이 밴드를 뚫고 수평으로 이동이 가능하다. 이러한 것을 Tunneling Effect라 한다.

 

트렌지스터에서도 나타 나는데, Gate와 Body에 존재하는 트렌지스터가 작아지면 절연막 또한 얇아 져, 전자가 절연막을 뚫고 이동하게 된다.