hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
고체물리학 결정 구조와 특성
많은 물질의 특성은 결정 구조에 의해 결정된다. 이러한 물질의 구조는 엑스선결정학, [./Https://en.m.wikipedia.org/wiki/Neutron_diffraction 중성자회절], 전자회절과 같은 결정학기술을 이용하여 연구된다. 실제 결정은 이상적인 구조로부터 결정의 결점이나 불규칙성으로 특징지어진다. 이러한 결정구조의 불규칙성은 실제 물질의 전기적, 기계적 특성이 달라지는 원인이 된다.
고체 내 결정 격자는 진동을 하는데, 이러한 진동은 마치 빛처럼 양자화되어 있다고 기술할 수 있다. 이런 양자화된 진동모드는 포논으로 알려져 있다. 포논은 실제로 존재하는 건 아니지만 고체 특성을 기술 하는데 있어 중요한 개념이다. 한 예로, 포논을 통하여 부도체의 열전도를 이해할 수 있다. 또한 포논은 아인슈타인 모델과 후기 드바이 모델을 통해 고체의 열용량을 이해하는 데 있어 필수적인 개념이기도 하다.
고체물리학 결정 구조와 특성
결정 고체 물질 내 개별 결정의 크기는 포함된 물질의 종류나, 결정이 형성된 시점에 따라 매우 다양하다. 우리 생활에서 늘 접하는 결정은 다결정이다. 다결정은 미시 규모에서 보면 개별 결정으로 보이나, 거시 규모에서는 자연적으로(예: 다이아몬드) 또는 인공적으로 형성될 수 있다.
실제 결정은 이상적 배열에서 결함이나 불규칙성을 보인다. 결함은 실제 물질에서 여러 전자기적 특성을 결정하는 데 있어 중요 요인이다.
고체물리학 전기적 특성
전기적 특성과 열용량과 같은 물질의 특성은 고체물리학을 연구하는 데 있어 중요한 분야이다. 전기적 특성을 조사하는 초기의 방법으로는 고체 내 전자에 운동에너지를 적용하여 푸는 드루드모델이 있다. 물질이 움직이지 않는 양이온과 상호작용하지 않는 '전자구름'으로 존재한다고 고전적으로 가정하는 드루드모델은 전기적 특성, 열용량, 홀 효과까지 설명할 수 있다. 하지만 드루드 모델은 전기적 열용량을 과도하게 추정하는 단점이 있다.
아르놀트 조머펠트는 자유 전자 모델 고전적인 드루드모델에 양자역학을 결부시켰다.(드루드-조머펠트 모델) 여기서 전자는 페르미 기체라고 가정하여 입자들이 양자역학의 페르미-디랙 통계를 만족하도록 기술하였다. 이러한 자유 전자 모델은 물질의 열용량에 대한 보다 진보된 결과를 도출해 냈다. 하지막 이 모델로는 부도체를 설명하기에는 역부족이었다.
고체물리학 전기적 특성
근사 자유 전자 모델은 이러한 자유 전자 모델의 문제점을 보안하였다. 여기에는 섭동이론을 이용하여 고체 격자의 전도전자와 이온간 상호작용을 고려하였다. 이와 함께 띠구조론이 도입됨에 따라, 이 이론은 도체와 반도체 그리고 부도체의 존재까지 설명할 수 있었다.
근사 자유 전자 모델은 슈뢰딩거 방정식을 주기포텐셜에 대해서 재기술하게 했다. 블로호 파는 이러한 경우의 적절한 슈뢰딩거 방정식의 해가 된다. 블로호의 이론은 오직 주기포텐셜에 사용되기에 이 이론은 근사적인 경우에만 사용된다. 하지만 블로호의 이론은 아주 유용한 것으로 판명되었다.
반도체
반도체(半導體, 영어: semiconductor)는 전기 전도체와 절연체 사이의 도전율을 가진 물질이다. 그 전도성은 결정 구조에 불순물("도핑")을 추가하여 변경될 수 있다. 서로 다른 도핑 수준을 가진 두 영역이 동일한 결정 내에 존재할 때, 이들은 반도체 접합을 형성한다.
이러한 접합에서 전자, 이온, 양공을 포함하는 전하 운반자의 거동은 다이오드, 트랜지스터 및 대부분의 현대 일렉트로닉스의 기반이 된다. 반도체의 몇 가지 예로는 규소, 저마늄, 비소화 갈륨, 그리고 주기율표 상의 이른바 "준금속 계단" 근처의 원소들이 있다. 규소 다음으로 비소화 갈륨은 두 번째로 흔한 반도체이며 반도체 레이저, 태양 전지, 마이크로파 주파수 집적 회로 등에 사용된다. 규소는 대부분의 전자 회로를 제작하는 데 중요한 요소이다.
반도체
반도체 소자는 한 방향으로 전류를 더 쉽게 통과시키거나, 가변 저항을 보이거나, 빛이나 열에 민감하게 반응하는 등 다양한 유용한 특성을 나타낼 수 있다. 반도체 재료의 전기적 특성은 도핑과 전기장 또는 빛의 적용에 의해 변경될 수 있기 때문에, 반도체로 만들어진 소자는 증폭, 스위칭 및 에너지 변환에 사용될 수 있다. 반도체라는 용어는 고용량, 중전압에서 고전압 케이블의 절연체로 사용되는 재료를 설명하는 데도 사용되며, 이러한 재료는 종종 카본 블랙이 포함된 플라스틱 XLPE (가교 폴리에틸렌)이다.
규소의 전도성은 미량(108분의 1 정도)의 5가 원소(안티모니, 인, 비소) 또는 3가 원소(붕소, 갈륨, 인듐) 원자를 첨가함으로써 증가된다. 이 과정은 도핑으로 알려져 있으며, 결과로 생성된 반도체는 도핑된 또는 불순물 반도체로 알려져 있다. 도핑 외에도 반도체의 전도성은 온도를 높임으로써 향상될 수 있다. 이는 온도가 증가함에 따라 전도성이 감소하는 금속의 거동과는 상반된다.
반도체
반도체 특성에 대한 현대적 이해는 양자 물리학에 의존하여 결정 격자 내에서 전하 운반자의 움직임을 설명한다. 도핑은 결정 내 전하 운반자의 수를 크게 증가시킨다. 반도체가 15족 원소로 도핑될 때, 이들은 자유 전자를 생성하는 주개처럼 작용하며, 이를 "n형" 도핑이라고 한다. 반도체가 13족 원소로 도핑될 때, 이들은 자유 양공을 생성하는 받개처럼 작용하며, 이를 "p형" 도핑이라고 한다. 전자 장치에 사용되는 반도체 재료는 p형 및 n형 도펀트의 농도와 영역을 제어하기 위해 정밀한 조건 하에 도핑된다. 단일 반도체 소자 결정은 여러 p형 및 n형 영역을 가질 수 있으며, 이러한 영역들 사이의 PN 접합은 유용한 전자적 거동을 담당한다. 핫 포인트 프로브를 사용하여 반도체 샘플이 p형 또는 n형인지 신속하게 판단할 수 있다.
반도체 재료의 몇몇 특성은 19세기 중반과 20세기 첫 수십 년 동안 관찰되었다. 전자 분야에서 반도체의 첫 실질적인 응용은 초기 라디오 수신기에 사용된 원시적인 반도체 다이오드인 1904년의 고양이수염 검파기(cat's whisker detector) 개발이었다. 양자 물리학의 발전은 차례로 1947년 트랜지스터의 발명과 1958년 집적 회로의 발명으로 이어졌다.
반도체 특성
자연 상태의 반도체는 전류가 전자의 흐름을 필요로 하고, 반도체는 원자가띠가 채워져 있어 새로운 전자의 전체 흐름을 방해하기 때문에 전도성이 좋지 않다. 도핑 또는 게이팅과 같이 반도체 재료가 전도성 재료처럼 작동하도록 하는 여러 개발된 기술이 있다. 이러한 수정에는 n형 및 p형이라는 두 가지 결과가 있다. 이는 각각 전자의 과잉 또는 부족을 나타낸다. 균형 잡힌 수의 전자는 재료 전체에 전류가 흐르도록 한다.
동종접합은 서로 다른 도핑된 반도체 재료가 결합될 때 발생한다. 예를 들어, p형 도핑된 저마늄과 n형 도핑된 저마늄으로 구성될 수 있다. 이는 서로 다른 도핑된 반도체 재료 사이에서 전자와 양공의 교환을 초래한다. n형 도핑된 저마늄은 전자가 과잉이고, p형 도핑된 저마늄은 양공이 과잉이다. n형에서 이동하는 전자와 p형에서 이동하는 양공이 접촉하는 재결합이라는 과정을 통해 평형에 도달할 때까지 전송이 일어난다. 이 과정의 결과는 이동 불가능한 이온의 좁은 띠이며, 이는 접합을 가로지르는 전기장을 유발한다.
반도체 특성
반도체 물질에 전위차가 있으면 열역학적 평형을 벗어나 비평형 상태를 만든다. 이는 시스템에 전자와 양공을 도입하며, 이들은 쌍극자 확산이라는 과정을 통해 상호 작용한다. 반도체 물질에서 열역학적 평형이 교란될 때마다 양공과 전자의 수가 변한다. 이러한 교란은 온도차나 광자의 결과로 발생할 수 있으며, 광자는 시스템에 들어가 전자와 양공을 생성할 수 있다. 전자와 양공을 생성하거나 소멸시키는 과정은 각각 생성 및 재결합이라고 한다.
특정 반도체에서는 여기된 전자가 열을 생성하는 대신 빛을 방출하여 이완할 수 있다. 반도체 조성 및 전류를 제어하면 방출되는 빛의 특성을 조작할 수 있다. 이러한 반도체는 발광 다이오드 및 형광 퀀텀닷의 구성에 사용된다.
열전도도가 높은 반도체는 열 분산 및 전자 기기의 열 관리 개선에 사용될 수 있다. 이들은 전기차량, 고휘도 LED 및 전력 모듈 등 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 한다.
반도체는 열전 발전기에 유용한 높은 열전력 계수와 열전 냉각기에 유용한 높은 열전 성능 지수를 가지고 있다.
반도체 재료
많은 수의 원소와 화합물이 다음과 같은 반도체 특성을 가지고 있다.
가장 흔한 반도체 재료는 결정질 고체이지만, 비정질 및 액체 반도체도 알려져 있다. 여기에는 수소화 비정질 규소와 다양한 비율의 비소, 셀레늄, 텔루륨 혼합물이 포함된다. 이 화합물들은 잘 알려진 반도체와 중간 정도의 전도성 및 온도에 따른 전도성의 급격한 변화, 그리고 가끔 부저항의 특성을 공유한다. 이러한 무질서한 재료는 규소와 같은 일반적인 반도체의 견고한 결정 구조가 없다. 이들은 일반적으로 높은 전자 품질의 재료를 필요로 하지 않으며, 불순물 및 방사선 손상에 상대적으로 둔감한 박막 구조에 사용된다.
오늘날 거의 모든 전자 기술은 반도체 사용을 포함하며, 가장 중요한 측면은 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 스캐너, 휴대 전화 및 기타 전자 장치에서 발견되는 집적 회로 (IC)이다. IC용 반도체는 대량 생산된다. 이상적인 반도체 재료를 만들기 위해서는 화학적 순도가 무엇보다 중요하다. 작은 결함이라도 재료가 사용되는 규모로 인해 반도체 재료의 거동에 엄청난 영향을 미칠 수 있다.
반도체 재료
또한 높은 수준의 결정 완전성이 요구되는데, 이는 전위, 쌍정, 적층 결함과 같은 결정 구조의 결함이 재료의 반도체 특성을 방해하기 때문이다. 결정 결함은 결함 있는 반도체 장치의 주요 원인이다. 결정이 클수록 필요한 완전성을 달성하기가 더 어렵다. 현재의 대량 생산 공정은 직경 100 and 300 mm (3.9 and 11.8 in) 사이의 결정 주괴를 원통형으로 성장시켜 웨이퍼로 절단한다. 이러한 웨이퍼의 둥근 모양은 일반적으로 초크랄스키법을 사용하여 생산되는 단결정 덩어리에서 유래한다. 실리콘 웨이퍼는 1940년대에 처음 도입되었다.
IC용 반도체 재료를 준비하는 데 사용되는 여러 공정의 조합이 있다. 한 공정은 열 산화라고 불리며, 규소 표면에 이산화 규소를 형성한다. 이는 게이트 절연체 및 필드 산화막으로 사용된다. 다른 공정은 포토마스크 및 포토리소그래피라고 불린다. 이 공정은 집적 회로 내에 회로 패턴을 생성하는 것이다. 자외선이 포토레지스트 층과 함께 사용되어 회로 패턴을 생성하는 화학적 변화를 일으킨다.
반도체 재료
식각은 다음에 필요한 공정이다. 이전 단계에서 포토레지스트 층으로 덮이지 않은 규소 부분은 이제 식각될 수 있다. 오늘날 일반적으로 사용되는 주요 공정은 플라스마 식각이라고 불린다. 플라스마 식각은 일반적으로 저압 챔버에 식각 가스를 주입하여 플라스마를 생성하는 것을 포함한다. 흔한 식각 가스는 염화 플루오린화 탄소 또는 일반적으로 프레온으로 알려져 있다. 캐소드와 애노드 사이의 높은 고주파수 전압이 챔버에서 플라스마를 생성한다. 규소 웨이퍼는 캐소드에 위치하며, 이로 인해 플라스마에서 방출되는 양전하를 띤 이온에 의해 충격을 받는다. 결과는 비등방적으로 식각된 규소이다.
마지막 공정은 확산이라고 불린다. 이는 반도체 재료에 원하는 반도체 특성을 부여하는 공정이다. 이는 또한 도핑으로도 알려져 있다. 이 공정은 시스템에 불순물 원자를 도입하여 PN 접합을 생성한다. 불순물 원자를 규소 웨이퍼에 내장시키기 위해 웨이퍼는 먼저 섭씨 1,100도의 챔버에 넣어진다. 원자들이 주입되어 결국 규소와 확산된다. 공정이 완료되고 규소가 실온에 도달하면 도핑 공정이 완료되며 반도체 웨이퍼는 거의 준비된다.
반도체 반도체 물리학
반도체는 도체와 절연체 사이의 독특한 전기 전도 거동으로 정의된다. 이러한 물질 간의 차이는 전자에 대한 양자 상태 측면에서 이해될 수 있으며, 각 양자 상태는 전자 0개 또는 1개를 포함할 수 있다(파울리 배타 원리에 따라). 이러한 상태는 물질의 전자 띠 구조와 관련이 있다. 도전율은 비편재화된 (물질 전체에 걸쳐 확장되는) 상태에 전자가 존재하기 때문에 발생하지만, 전자를 수송하려면 상태가 부분적으로 채워져 있어야 하며, 전자를 일시적으로만 포함해야 한다. 상태가 항상 전자로 채워져 있으면 비활성이 되어 다른 전자가 해당 상태를 통해 통과하는 것을 차단한다. 이러한 양자 상태의 에너지는 중요하다. 상태가 부분적으로 채워지는 것은 그 에너지가 페르미 준위 근처에 있을 때뿐이기 때문이다(페르미-디랙 통계 참조).
반도체 반도체 물리학
물질의 높은 전도도는 많은 부분적으로 채워진 상태와 많은 상태 비편재화에서 비롯된다.
금속은 좋은 전기 전도체이며 페르미 준위 근처에 에너지를 가진 많은 부분적으로 채워진 상태를 가지고 있다.
대조적으로 절연체는 부분적으로 채워진 상태가 거의 없으며, 페르미 준위는 채울 에너지 상태가 거의 없는 띠틈 내에 위치한다. 중요하게도, 절연체는 온도를 높여 전도성을 갖게 할 수 있다. 가열은 일부 전자를 띠틈을 넘어 이동시켜 띠틈 아래 상태 띠(원자가띠)와 띠틈 위 상태 띠(전도띠) 모두에서 부분적으로 채워진 상태를 유도하는 에너지를 제공한다. (고유) 반도체는 절연체보다 작은 띠틈을 가지며 실온에서 상당수의 전자가 띠틈을 넘어 여기될 수 있다.
그러나 순수한 반도체는 절연체로도 도체로도 그다지 좋지 않으므로 그다지 유용하지 않다.
하지만 반도체(그리고 일부 준절연체로 알려진 절연체)의 중요한 특징은 불순물 도핑과 전기장으로 게이팅하여 전도성을 높이고 제어할 수 있다는 것이다. 도핑과 게이팅은 전도띠 또는 원자가띠를 페르미 준위에 훨씬 더 가깝게 이동시켜 부분적으로 채워진 상태의 수를 크게 늘린다.
반도체 반도체 물리학
일부 와이드 밴드갭 반도체 재료는 때때로 반절연체라고 불린다. 도핑되지 않은 상태에서는 전기 절연체에 가까운 전기 전도성을 가지지만, 도핑할 수 있다(반도체만큼 유용하게 만들 수 있다). 반절연체는 HEMT의 기판과 같은 마이크로 일렉트로닉스에서 틈새 응용 분야를 찾는다. 일반적인 반절연체의 예는 비소화 갈륨이다. 이산화 타이타늄과 같은 일부 재료는 일부 응용 분야에서는 절연 재료로 사용될 수 있지만, 다른 응용 분야에서는 와이드 갭 반도체로 취급된다.
반도체 반도체 물리학
전도띠 바닥의 상태가 부분적으로 채워지는 것은 해당 띠에 전자를 추가하는 것으로 이해할 수 있다. 전자들은 무한정 머물지 않지만 (자연적인 열적 재결합으로 인해) 얼마 동안은 움직일 수 있다. 전자의 실제 농도는 일반적으로 매우 희석되어 있으므로 (금속과 달리) 반도체 전도띠의 전자를 일종의 고전적 이상기체로 생각할 수 있으며, 전자들은 파울리 배타 원리의 적용을 받지 않고 자유롭게 날아다닌다. 대부분의 반도체에서 전도띠는 포물선형 분산 관계를 가지므로, 이러한 전자들은 진공에서와 거의 동일하게 힘(전기장, 자기장 등)에 반응하지만, 다른 유효 질량을 가진다. 전자들이 이상기체처럼 거동하기 때문에, 드루드 모형과 같은 매우 단순한 용어로 전도를 생각하고 전자 이동도와 같은 개념을 도입할 수도 있다.
반도체 반도체 물리학
원자가띠 상단에서 부분적으로 채워지는 현상에 대해서는 양공 개념을 도입하는 것이 유용하다. 원자가띠 내의 전자들은 항상 움직이지만, 완전히 채워진 원자가띠는 전류를 전도하지 못하는 비활성 상태이다. 원자가띠에서 전자가 제거되면, 전자가 일반적으로 따랐을 궤적에서 전하가 사라진다. 전류의 목적상, 완전히 채워진 원자가띠에서 전자가 빠진 이 조합은 전자가 움직이는 방식과 동일하게 움직이는 양전하 입자를 포함하는 완전히 빈 띠의 그림으로 변환될 수 있다. 원자가띠 상단의 전자의 음의 유효 질량과 결합하여, 진공에서 일반적인 양전하 입자가 하는 것과 동일하게 전기장 및 자기장에 반응하는 양전하 입자의 그림에 도달한다. 다시 말해, 양의 유효 질량을 가진다. 이 입자를 양공이라고 하며, 원자가띠의 양공 집합은 다시 단순한 고전적 용어(전도띠의 전자와 마찬가지로)로 이해될 수 있다.
이온화 방사선이 반도체를 때리면, 전자를 에너지 준위 밖으로 여기시키고 그 결과 양공을 남길 수 있다. 이 과정을 전자-양공 쌍 생성이라고 한다. 외부 에너지원 없이도 열에너지로부터 전자-양공 쌍은 끊임없이 생성된다.
반도체 반도체 물리학
전자-양공 쌍은 또한 쉽게 재결합한다. 에너지 보존 법칙에 따르면, 전자가 띠틈보다 큰 양의 에너지를 잃는 이러한 재결합 이벤트는 열 에너지(포논 형태) 또는 복사(광자 형태) 방출을 동반해야 한다.
일부 상태에서는 전자-양공 쌍의 생성과 재결합이 균형을 이룬다. 주어진 온도에서 정상 상태의 전자-양공 쌍의 수는 양자통계역학에 의해 결정된다. 생성 및 재결합의 정밀한 양자역학적 메커니즘은 에너지 보존 법칙과 운동량 보존 법칙에 의해 지배된다.
전자와 양공이 만날 확률은 그 수의 곱에 비례하므로, 주어진 온도에서 정상 상태에서 그 곱은 거의 일정하며, 이는 상당한 전기장이 없거나(두 종류의 전하 운반자를 "씻어내거나", 더 많은 전하 운반자를 포함하는 이웃 영역에서 만나도록 이동시킬 수 있음) 외부에서 구동되는 쌍 생성이 없는 경우에 해당한다. 그 곱은 온도의 함수이며, 이는 쌍을 생성하기에 충분한 열 에너지를 얻을 확률이 온도에 따라 증가하며, 대략 exp(−EG/kT)로 표현되기 때문이다. 여기서 k는 볼츠만 상수, T는 절대 온도, EG는 띠틈이다.
반도체 반도체 물리학
만남의 확률은 캐리어 트랩에 의해 증가된다. 캐리어 트랩은 전자나 양공을 가둘 수 있는 불순물이나 전위이며, 쌍이 완성될 때까지 그것을 붙잡고 있다. 이러한 캐리어 트랩은 때때로 정상 상태에 도달하는 데 필요한 시간을 줄이기 위해 의도적으로 추가된다.
반도체의 전도성은 결정 격자에 불순물을 도입함으로써 쉽게 변경될 수 있다. 반도체에 제어된 불순물을 추가하는 과정을 도핑이라고 한다. 진성 반도체(순수한)에 추가되는 불순물의 양 또는 도펀트는 전도 수준을 변화시킨다. 도핑된 반도체는 불순물 반도체라고 불린다. 순수 반도체에 불순물을 첨가하면 도전율이 수천 또는 수백만 배로 변할 수 있다.
1 cm3 금속 또는 반도체 표본에는 1022개 정도의 원자가 있다. 금속에서는 모든 원자가 전도에 최소한 하나의 자유 전자를 제공하므로, 1 cm3의 금속에는 1022개 정도의 자유 전자가 포함되어 있다. 반면에 20 °C의 순수 저마늄 1 cm3 샘플에는 약 4.2×1022개의 원자가 있지만, 자유 전자와 양공은 각각 2.5×1013개에 불과하다. 0.001%의 비소(불순물)를 첨가하면 동일한 부피에 1017개의 자유 전자가 추가되어 전기 전도도가 10,000배 증가한다.
적절한 도펀트로 선택되는 물질은 도펀트와 도핑될 물질의 원자적 특성에 따라 달라진다. 일반적으로 원하는 제어된 변화를 생성하는 도펀트는 전자 받개 또는 주개로 분류된다. 주개 불순물로 도핑된 반도체는 n형으로 불리며, 받개 불순물로 도핑된 반도체는 p형으로 알려져 있다. n형 및 p형 명칭은 어느 전하 운반체가 물질의 다수 운반자 역할을 하는지를 나타낸다. 반대되는 운반체는 소수 운반자라고 불리며, 다수 운반자에 비해 훨씬 낮은 농도로 열 여기로 인해 존재한다.
예를 들어, 순수한 반도체 규소는 각각의 규소 원자를 이웃 원자와 결합시키는 네 개의 원자가 전자를 가지고 있다. 규소에서 가장 일반적인 도펀트는 13족 및 15족 원소이다. 13족 원소는 모두 세 개의 원자가 전자를 포함하고 있어 규소 도핑에 사용될 때 받개로 기능한다. 받개 원자가 결정 내의 규소 원자를 대체할 때, 빈 상태(전자 "양공")가 생성되며, 이는 격자 주위를 이동하고 전하 운반자로 기능할 수 있다. 15족 원소는 다섯 개의 원자가 전자를 가지고 있어 주개로 작용할 수 있다. 이 원소들이 규소를 대체하면 추가적인 자유 전자가 생성된다. 따라서 붕소로 도핑된 규소 결정은 p형 반도체를 생성하는 반면, 인으로 도핑된 규소 결정은 n형 물질을 생성한다.
제조 과정에서, 도펀트는 원하는 원소의 기체 화합물과 접촉시켜 반도체 몸체로 확산시키거나, 이온 주입을 사용하여 도핑된 영역을 정확하게 배치할 수 있다.
일부 물질은 급속히 냉각되어 유리처럼 비정질 상태가 되면 반도체 특성을 갖는다. 여기에는 B, Si, Ge, Se, Te가 포함되며, 이를 설명하는 여러 이론이 있다.
반도체 반도체의 초기 역사
반도체에 대한 이해의 역사는 물질의 전기적 특성에 대한 실험에서 시작된다. 저항의 시간-온도 계수, 정류, 감광성 등의 특성은 19세기 초부터 관찰되었다.
반도체 반도체의 초기 역사
토마스 요한 제이벡은 1821년에 반도체가 특별한 특성을 나타내어 제이벡 효과에 대한 실험에서 훨씬 더 강력한 결과를 보였다는 것을 처음으로 알아차렸다. 1833년, 마이클 패러데이는 황화은 샘플의 저항이 가열되면 감소한다고 보고했다. 이는 구리와 같은 금속성 물질의 거동과는 상반된다. 1839년, 알렉상드르 에드몽 베크렐은 빛을 쬐었을 때 고체와 액체 전해질 사이에 전압이 발생하는 광전 효과를 관찰했다고 보고했다. 1873년, 윌로비 스미스는 셀레늄 저항기가 빛이 비칠 때 저항이 감소하는 것을 관찰했다. 1874년, 카를 페르디난트 브라운은 금속 황화물에서 전도와 정류를 관찰했지만, 이 효과는 1835년 Annalen der Physik und Chemie에 글을 쓴 피터 문크 아프 로젠숄드(Peter Munck af Rosenschöld)에 의해 이전에 발견되었었다. 로젠숄드의 발견은 무시되었다. 사이먼 지는 브라운의 연구가 반도체 소자에 대한 가장 초기 체계적인 연구였다고 언급했다. 또한 1874년, 아서 슈스터는 전선 위의 산화구리층이 정류 특성을 가지고 있었는데, 전선을 세척하자 이 특성이 사라진다는 것을 발견했다. 윌리엄 그릴스 애덤스와 리처드 에반스 데이는 1876년에 셀레늄에서 광전 효과를 관찰했다.
반도체 반도체의 초기 역사
이러한 현상에 대한 통합된 설명은 20세기 전반에 크게 발전한 고체물리학 이론을 필요로 했다. 1878년 에드윈 허버트 홀은 인가된 자기장에 의한 흐르는 전하 운반자의 편향, 즉 홀 효과를 입증했다. 1897년 J.J. 톰슨의 전자 발견은 고체 내 전자 기반 전도 이론을 촉발했다. 카를 바데커는 금속과는 반대 부호의 홀 효과를 관찰하여 요오드화 구리가 양전하 운반자를 가지고 있다는 이론을 세웠다. 요한 쾨니히스베르거는 1914년에 고체 물질을 금속, 절연체, "가변 도체"로 분류했지만, 그의 제자인 요제프 바이스는 이미 1910년 박사 학위 논문에서 Halbleiter(현대적 의미의 반도체)라는 용어를 도입했다. 펠릭스 블로흐는 1928년에 원자 격자를 통한 전자의 움직임에 대한 이론을 발표했다. 1930년 베른하르트 구덴은 반도체의 전도성이 미량의 불순물 농도 때문이라고 진술했다. 1931년에는 앨런 해리스 윌슨에 의해 전도띠 이론이 확립되었고, 띠틈 개념이 개발되었다. 발터 H. 쇼트키와 네빌 프랜시스 모트는 잠재 장벽과 금속-반도체 접합의 특성 모델을 개발했다. 1938년 보리스 다비도프는 산화구리 정류기 이론을 개발하여 PN 접합의 효과와 소수 운반자 및 표면 상태의 중요성을 식별했다.
반도체 반도체의 초기 역사
(발전하는 양자역학에 기반한) 이론적 예측과 실험 결과 사이의 일치는 때때로 좋지 않았다. 이는 나중에 존 바딘이 반도체의 극단적인 "구조 민감성" 거동 때문이라고 설명했는데, 이는 미량의 불순물에도 불구하고 특성이 극적으로 변하기 때문이다. 1920년대의 상업적으로 순수한 물질은 다양한 비율의 미량 오염 물질을 포함하고 있어 다양한 실험 결과를 초래했다. 이는 현대 반도체 정제 공장에서 1조분의 1 수준의 순도를 가진 물질을 생산하는 데까지 이르는 개선된 물질 정제 기술의 발전을 촉진했다.
반도체를 이용한 장치들은 처음에는 경험적 지식에 기반하여 제작되었으며, 이후 반도체 이론이 더 유능하고 신뢰할 수 있는 장치 제작에 대한 지침을 제공했다.
반도체 반도체의 초기 역사
알렉산더 그레이엄 벨은 1880년에 셀레늄의 감광 특성을 이용하여 빛의 빔을 통해 소리를 전송했다. 낮은 효율의 작동하는 태양 전지는 찰스 프리츠에 의해 1883년에 금속판에 셀레늄과 얇은 금층을 코팅하여 제작되었는데, 이 장치는 1930년대에 사진용 노출계로 상업적으로 유용해졌다. 자가디시 찬드라 보스는 1904년에 황화 납으로 만든 점접촉 마이크로파 검출기 정류기를 사용했다. 천연 방연석이나 다른 물질을 사용한 고양이수염 검파기는 라디오 개발에 흔한 장치가 되었다. 그러나 이 장치는 작동이 다소 예측 불가능했으며 최상의 성능을 위해 수동 조정이 필요했다. 1906년, H.J. 라운드는 탄화 규소 결정에 전류가 흐를 때 빛 방출을 관찰했는데, 이는 발광 다이오드의 원리이다. 올레크 로세프는 1922년에 유사한 빛 방출을 관찰했지만, 당시에는 이 효과가 실용적인 용도가 없었다. 산화구리와 셀레늄을 사용한 전력 정류기는 1920년대에 개발되어 진공관 정류기의 대안으로 상업적으로 중요해졌다.
반도체 반도체의 초기 역사
최초의 반도체 소자는 방연석을 사용했는데, 여기에는 1874년 독일의 물리학자 페르디난트 브라운의 결정 검파기와 1901년 인도의 물리학자 자가디시 찬드라 보스의 라디오 결정 검파기가 포함된다.
제2차 세계 대전 이전 몇 년 동안, 적외선 감지 및 통신 장치는 황화 납 및 셀레늄화 납 재료에 대한 연구를 촉진했다. 이러한 장치는 선박 및 항공기 탐지, 적외선 거리 측정기, 음성 통신 시스템에 사용되었다. 점 접촉 결정 검파기는 사용 가능한 진공관 장치가 약 4000 MHz 이상에서 검파기로 기능할 수 없었기 때문에 마이크로파 라디오 시스템에 필수적이었다. 고성능 레이더 시스템은 결정 검파기의 빠른 응답에 의존했다. 전쟁 중 일관된 품질의 검파기를 개발하기 위해 규소 재료에 대한 상당한 연구 및 개발이 이루어졌다.
검파기와 전력 정류기는 신호를 증폭할 수 없었다. 많은 노력이 고체 증폭기를 개발하기 위해 이루어졌고, 20 dB 이상 증폭할 수 있는 점 접촉 트랜지스터라는 장치를 성공적으로 개발했다. 1922년, 올레크 로세프는 라디오용 2단자 부저항 증폭기를 개발했지만, 성공적인 완성 후 레닌그라드 포위전에서 사망했다. 1926년, 줄리어스 에드거 릴리엔펠트는 장효과 트랜지스터와 유사한 장치를 특허냈지만, 실용적이지 않았다. 루돌프 힐쉬와 R. W. Pohl은 1938년에 진공관의 제어 그리드와 유사한 구조를 사용하여 고체 증폭기를 시연했다. 이 장치는 전력 이득을 나타냈지만, 차단 주파수가 초당 1회로 너무 낮아 어떤 실제 응용에도 적합하지 않았지만, 사용 가능한 이론의 효과적인 적용이었다. 벨 연구소에서 윌리엄 쇼클리와 A. 홀든은 1938년에 고체 증폭기를 연구하기 시작했다. 규소의 첫 PN 접합은 1941년경 러셀 올에 의해 관찰되었는데, 한쪽 끝에 p형 불순물, 다른쪽 끝에 n형 불순물이 있는 시료가 빛에 민감하고 날카로운 경계를 가지고 있음이 발견되었다. p-n 경계에서 절단된 시료 조각은 빛에 노출되었을 때 전압을 발생시켰다.
최초의 작동하는 트랜지스터는 존 바딘, 월터 하우저 브래튼, 윌리엄 쇼클리가 1947년 벨 연구소에서 발명한 점 접촉 트랜지스터였다. 쇼클리는 이전에 저마늄과 규소로 만든 장효과 증폭기를 이론화했지만, 그러한 작동하는 장치를 만드는 데 실패했고, 결국 저마늄을 사용하여 점 접촉 트랜지스터를 발명했다. 프랑스에서는 전쟁 중 허버트 마타레가 저마늄 기판의 인접한 점 접촉 사이에서 증폭을 관찰했다. 전쟁 후, 마타레의 그룹은 벨 연구소가 "트랜지스터"를 발표한 직후에 그들의 "트랜지스트론" 증폭기를 발표했다.
1954년, 물리화학자 모리스 타넨바움은 벨 연구소에서 최초의 규소 접합형 트랜지스터를 제작했다. 그러나 초기 접합형 트랜지스터는 상대적으로 부피가 크고 대량 생산이 어려워 일부 전문 응용 분야로 제한되었다.
반도체 추가 문헌
A. A. Balandin; K. L. Wang (2006). 《Handbook of Semiconductor Nanostructures and Nanodevices (5-Volume Set)》. American Scientific Publishers. ISBN 978-1-58883-073-9.  지원되지 않는 변수 무시됨: |name-list-style= (도움말)
코드
코드(code, cord 등)는 다음을 가리킨다.
방사선
방사선(放射線, 프랑스어: rayonnement, 독일어: strahlung , 영어: radioactive rays, 스페인어: radiación)은 입자 또는 파동이 매질 또는 공간을 전파하는 과정으로서 에너지의 흐름이다. 방사선은 자연적으로 존재하는 방사선과 인위적으로 생성한 인공방사선이 있으며, 인공방사선은 인위적으로 생성한 방사선으로서 의료분야의 X-선 촬영부터 산업현장, 종자개량, 해충방제 등 광범하게 활용되고 있다.
방사능(Radioactivity)은 방사성물질이 방사선을 내는 강도로서 방사성물질이 방사선을 방출하는 능력이나 방사선을 방출하는 성질이다.
방사선 방사선의 종류
방사선은 크게 전리 방사선(이온화 방사선)과 비전리방사선(비이온화 방사선)으로 구분할 수 있다.
전리방사선(ionizing radiation)은 분자에서 입자를 분리시켜 전리(이온화)시킬 수 있는 방사선이다. 알파선 ,  베타선, 엑스선, 감마선 중성자선 등이 포함된다. 보통 방사선이라고 하면 이온화된 방사선(전리 방사선)을 말한다.
알파 입자는 높은 원자번호의 몇몇 방사성 핵종(radionuclides)에 의해 방출되는 빠른 속도의 헬륨핵이다(예, 플루토늄, 라듐, 우라늄): 낮은 투과율(0.1mm 미만)로 종이 한 장도 통과하지 못한다. 방사선원이 체내에 다량 유입(상처난 피부, 호흡, 경구섭취 등)하면 인체는 손상될 수 있다. 라돈가스(Rn-222)는 알파선을 방출하는 방사선원이다.
방사선 방사선의 종류
방사선 원소의 알파붕괴와 함께 나오는 알파입자의 흐름으로써 양성자 2개와 중성자 2개가 결합한 헬륨원자핵으로써, 스핀이 0이며, 보즈-아인슈타인 통계를 따르는 안정한 입자이다. 이온화작용이 강하고 물질을 통과할 때 그 경로를 따라 많은 이온이 발생한다. 투과력은 매우 약하며 500만eV의 알파선은 1atm(기압)의 공기속을 3cm만 통과해도 정지해버리며 신문지만으로도 이 알파선을 막을 수 있다는 것은 알파선의 투과력의 미약함을 보여주는 좋은 예이다.
베타 입자는 불안정한 원자의 핵으로부터 방출되는 고에너지 전자이다(예, 세슘-137, 아이오딘-131). 이들 입자는 피부를 투과할 수 있는 반면 알루미늄같은 금속은 투과하지 못한다. 에너지가 클 경우 피부 조직에 손상을 줄 수 있다.
세 종류의 전리방사선 중 투과력이 가장 강하다. 파장이 짧고 에너지가 높다. 투과력이 아주 높아서 밀도가 높은 납이나 콘크리트를 재료로 1m이상의 방벽을 쌓아서 막아야 한다. X선하고 마찬가지로, X선으로 투과할 수 없는 영역(건물, 교량 등)을 탐구하는 데 쓰인다.
원자의 중성자가 빛처럼 나아가는 방사선의 종류 중 하나이다. 핵반응시에 나오므로, 원자로를 가동할 때나 중성자폭탄이 폭발할 때도 나온다.
전리(이온화)시키지 않는 방사선이다. 분자구조에 영향을 미치지 않는다. 가시광선쪽 자외선, 가시광선, 적외선, 원적외선, 마이크로파(레이다), 극초단파(이동전화), 초단파(TV), 단파, 중파(라디오), 장파(전력선, 가전제품) 등이 비전리 방사선이다.
방사선 방사능의 단위
'방사능'은 어떤 물질중의 어떤 방사성핵종이 단위시간내에 몇 번 붕괴를 일으키는가를 나타내는 것으로서, 주목하고 있는 물질중에 함유되어 있는 그 방사성핵종의 양과 반감기에 의하여 결정된다. 소위 발생원의 강도에 상당하는 것이다.
방사능량의 단위로서 종래엔 Ci(퀴리)가 사용되어 왔으나 국제도량형총회의 결의에 따라 Bq(베크렐)을 일본에서도 사용하게 되었다(1978년 5월). 종래의 Ci단위는 보조단위로서 사용할 수 있게 되어 있다. 기타 중성자원 등의 강도를 나타내는 단위에 입자방출률, 바꿔 말하면 단위시간에 방출되는 입자의 방출수(/s)로 나타내는 방법이 있다.
방사선 방사능의 단위
1초에 1번의 붕괴가 발생하는 것을 1베크렐(Becquerel:Bq)이라 한다. 해당 핵종의 방사능을 단위시간당 붕괴하는 원자수로 표시하는 것이다. 국제단위로는 방사능의 발견으로 알려진 베크렐(Antoine Henri Bequerel, 프랑스, 1852-1908)의 이름을 딴 베크렐(Bq)로 하고, 매초 1개의 붕괴수(disintegration per second : dps)를 1 Bq로 했다.
1 Bq = 2.703 E-11 Ci = 27.0 E-1 2Ci =27.0 pCi 해수 및 대기오염의 정도를 표시할 때 사용한다.
라듐을 발견한 물리학자 마리 퀴리의 이름을 따서 명명되었다. 현재 보조단위로서 사용되는 Ci는 역사적으로 1g의 Ra-226의 방사능량을 기준으로 해서 정해진 단위로서, 매초의 붕괴수가 3.7 E+10에 상당하는 방사능의 강도라고 정의된다.
1 Ci는 3.7E+10 Bq과 같다. 여기에는 mCi(3.7E+7 Bq), μCi(3.7E+4 Bq), pCi(3.7E-2 Bq)가 있다(통상, Ra-226의 방사능에는 그 딸핵종도 기여하고 있으므로 1 Ci는 3.7E+10 dps로 고쳐 정의하고 있다.)
1g의 백금(Pt)판속에는 천연방사성핵종인 Pt-190이 약 3.4 pCi(피코퀴리 0.125 Bq) 함유되어 있다. Pt-190은 α붕괴하는 핵종으로 1g의 백금은 매분 7∼8붕괴의 비율로 α붕괴하고 있는 계산으로 된다. 현재의 일본인 체내에는 0.1 μCi(3700 Bq)의 방사성칼륨(K-40)이 함유되어 있다.
1Ci = 3.7E+10 Bq = (3.710 Bq)
중선자원 등의 강도를 나타내는 단위에 입자방출률, 바꿔 말하면 단위시간에 방출되는 입자의 방출수(/s)로 나타내는 방법이 있다.
방사선 방사선의 단위
어떤 주목하고 있는 물질중의 어떤 장소를 통과하는 방사선의 수, 또는 방사선이 통과함으로써 그 물질이 흡수한 양(예를 들면 전리량, 발생이온쌍의 수, 흡수에너지 등)을 나타내는 것이다. 소위 방사선의 「장」의 강도, 혹은 방사선의 통과량에 상당한다. 따라서 방사선의 통과에 따르는 어떤 양에 주목하는가에 따라 많은 종류의 「방사선의 양」이 정의되어 있다.
어떤 장소를 통과하는 단위면적당의 방사선 입자수. 입자 플루언스 「율」이라고 하는 경우는 단위시간당의 입자플루언스를 나타낸다.
방사선의 통과에 의하여 발생한 전하량을 기준으로 하는 개념. 표준상태(0℃, 760 mmHg)의 건조공기 1cc 중에 1 esu의 전하를 발생한 경우를 구단위계에서는 1R(뢴트겐)으로 했다. 이것을 신단위계에서 나타내면 2.58E-4 C(쿨롬)/kg에 상당하는데 이미지가 잘 떠오르지 않기 때문에 많이 사용되고 있지 않다. 한편 조사선량은 공기에 대한 흡수선량과 같은 것이며, Gy단위란 1 R=8.7 m(밀리)Gy의 관계가 있다. 보통의 자연γ선 선량률은 수μ(마이크로=1.0E-6)R/시이며 이것을 Gy로 표시하면 수 10 n(나노=1.0E-9)Gy/시로 된다.
방사선 방사선의 단위
어떤 장소에서 어떤 물질중에 흡수된 방사선에너지양. 구단위계에서는 방사선의 통과에 의하여 주목물질 1g중에 100 erg가 흡수되는 것을 1 rad(라드)로 표시해 왔으나 현재는 Gy(그레이)를 사용한다( Gy=100 rad).
신체의 일부 또는 장기(예를 들면 위)에 주목하여 그 부위가 받게 되는 흡수선량에 방사선의 종류와 에너지를 고려하여 결정한 선질계수 QF를 곱한 양을 선량당량이라 한다. 이것은 그 장기에 대한 방사선의 생물학적 영향을 나타내는 지표로서 방사선방호 분야에서 사용되고 있는 개념이다. 단위는 rem(렘: 구단위계)과 Sv(시버트:신단위계, 1 Sv=100 rem)를 사용하다.
실효선량당량 HE는 체내의 모든 장기 i에 대하여 방사선에 대한 감수성과 발암리스크를 고려한 가중계수 Wi를 정해 두고, HE=∑Di×Wi(Di는 장기선량)에 의하여 주어진 것으로, 신체 전체의 방사선영향을 나타내는 양으로 이용되고 있다. 최근에는 실효선량으로 불리고 있으나 정의는 거의 같은 것이다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
인체의 세포가 방사선에 의해 에너지를 받는 경우, 세포 DNA구조의 변형이 일어날 수 있다. 이때 방사선이 전달하는 에너지의 양이 아주 크면(500 mSv 이상) 많은 세포의 사멸로 인해 피부 홍반과 같은 즉각적인 건강이상이 발생한다. 전달한 에너지의 양이 아주 크지는 않지만, 방사선 전달 에너지의 양이 기준치(100 mSv) 이상이면, 세포가 돌연변이 상태로 생존해 암 또는 유전이상으로 발전할 확률이 커진다. 이 건강이상 확률은 피폭된 방사선량 값에 선형적으로 비례한다. 반면 피폭량이 적은 경우, 세포자체의 효율적인 복구시스템으로 인해 아무런 이상이 나타나지 않는다.
방사선이 인체에 미치는 영향은 결정론적 영향과 확률론적 영향으로 구분할 수 있다.
세포의 수가 단기간에 대량으로 사멸하면 세포는 기능을 상실하게 된다. 일정 방사선량(500 mSv) 이상이 되면 예외없이 누구에게나 결정적인 이상을 일으킨다. 세포사멸이 일어나 건강이상이 나타나도록 하는 일정 수준 이상의 방사선량을 문턱(임계치)방사선량이라고 한다. 문턱방사선량이상에서는 선량의 크기에 비례해 세포가 사멸한다. 문턱방사선량은 가장 낮은 값이 500 mSv.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
세포가 사멸하지는 않지만, 돌연변이 형태로 생존해 증식하는 경우가 있다. 백혈병 등을 초래하는 암세포로 발전하거나 생식세포의 돌연변이로 자손의 유전 결함으로 발전할 수 있다. 피폭한 사람의 나이나 성별 등 여러 요인에 의해 돌연변이 세포가 변화할 수 있는 경로가 달라진다. 초기 돌연변이의 양태에 따라 세포유전과정이 확률적으로 암의 발생으로 이어진다. 100 mSv 이상의 방사선에 피폭되는 경우 암발생 확률은 방사선량이 많을 수록 비례하여 증가한다.
저선량으로 분류되는 100 mSv 이하 영역에서는 방사선의 위해성이 관측되지 않는다는 연구 결과와, 암 발생률이 증가한다는 연구 결과 모두 존재한다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
일본 원자폭탄 피해 생존자를 대상으로 한 연구에서 저선량으로 노출된 사람들의 평균 수명이 일본인 평균수명보다 길다. 고형암(Solid cancer)으로 죽은 사람의 수가 일본인 평균보다 원폭생존자 및 낙진노출자 집단이 적다. 라돈의 경우 50~200 Bq/m^3 노출되는 경우, 그 이하 혹은 그 이상 노출되는 경우보다 폐암 발생확률이 낮다. 1950년대 네바다 등 미국 12개 주에 거주했던 사람들은 핵폭탄 실험으로 방사선에 평균 이상 노출됐는데, 이 지역 주민의 폐암 발생이 타 지역 주민에 비해 낮다. 원자력발전소 근무자들의 수명이 일반인보다 더 길다.
지난 1944년부터 미국·영국·프랑스 3개국의 원자력산업 종사자 30만명 중 사망자 10만명의 사망 원인을 70여년간 추적한 결과, 누적 흡수선량 20mGy 이하의 방사선으로도 고형암(세포로 이뤄진 단단한 덩어리 형태의 암) 사망위험이 Gy당 130% 증가한 것으로 밝혀졌다.
방사선에 피폭되는 형태에는 오염(contamination)과 조사(irradiation)가 있다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
먼지나 액체 등의 방사성이 있는 물질과 접촉 후 오염 된 것을 말한다.
외부 (external) 및 내부 (internal) 오염으로 나눌 수 있다.
외부 오염(external contamination)은 방사성 물질에 피부나 옷이 오염된 경우이다. 내부 오염(internal contamination)은 방사성 물질 섭취를 하거나, 흡입 또는 피부를 통해서 체내로 들어온 것을 말한다. 체내에 들어온 방사성 물질은 다양한 조직 (갑상선이나 골수 등)으로 이동하고, 방사성 물질이 제거 혹은 소멸될 때까지 계속해서 방사선을 방출한다. 내부 오염은 제거하는 것이 어렵다. 몇 방사선 핵종(radionuclide)은 내부오염 이 가능한데, 역사적으로 피폭자에게 심각한 위험을 준 방사선 핵종은 비교적 적었다: H-3, Co-60, Sr-90, Cs-137, I-131, Ra-226, U-235, U-238, Pu-238, Pu-239, Po-210, Am-241.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
체내 흡수를 막기 위해 오염된 방사성 물질을 즉시 제거하여야 하는데 오염된 피부는 즉시 많은 양의 비누와 물로 문질러 씻어야 한다. 찔린 작은 상처는 모든 방사성 입자를 제거하기 위해 강하게 씻어야 한다. 오염된 머리카락은 면도하지 말고 짧게 자른다. 면도로 피부가 손상되어 방사성 오염물질이 피부에 침투될 수 있다.
방사선에 노출될 때 방사성 물질이 아닌 것에 노출된 경우를 말한다. 방사선 노출은 방사선 원천(source)이 없어도 일어날 수 있다(방사성 물질, X-선 장비). 방사선 원천이 제거되면, 노출도 끝난다. 전신에 방사선이 조사되었을 경우, 조사량이 과다하게 높으면 전신성 증상과 급성 방사선 증후군이 나타날 수 있다. 몸의 일부에만 조사되면, 국소적인 증상이 나타날 수 있다. 조사된 사람은 방사선을 방출하지 않는다. 햇빛을 쬔 사람이 빛을 방출하지 않는 것과 같은 원리다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
온몸 혹은 많은 부분에 과량의 방사선에 피폭되면 30일 이내에 조직이나 장기가 심한 장해를 입게 된다. 피폭선량에 따라 다음의 급성 증후군이 나타날 수 있다. 뇌혈관 증후군 (Cerebrovascular syndrome), 위장관 증후군 (GI syndrome), 조혈기 증후군 (Hematopoietic syndrome) 이 이에 해당한다. 이들 증후군에는 3단계가 있다. 방사선 피폭에 의한 증상의 발현과 그 진행률은 방사선 양에 달려있다. 시간 경과에 따른 증상 발현은 방사선량과 일치하기 때문에 조사된 방사선 양을 예측하는데 도움이 된다.
잠복성 무증상 단계 : 피폭 후 0일에서 31일에 해당한다. 잠복성 무증상 단계가 나타나는 이유는 현재 몸 안에서 활동하는 세포들의 수명이 다할 때까지는 몸의 기능이 정상적으로 동작하기 때문이다. 그러나 과다한 방사선에 노출된 사람은 새로운 세포가 만들어지는 조직이 파괴되어 수명이 다된 세포들을 대체할 수 없어 각종 증상이 나타나는데 그것이 피폭 후 약 한 달 후이다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
30 Gy 이상의 많은 양의 방사선에 전신이 피폭 될 때 나타나는 증상이다. 진행과정은 피폭된지 수 분에서 1시간 내로 전구증(prodrome)이 나타나고, 잠복기가 거의 없다. 피폭자는 몸이 떨리고, 발작, 운동장애, 수 시간에서 1, 2일 내로 대뇌부종에서 사망으로 이어진다.
6-30 Gy 정도의 방사선 양이 전신에 피폭된 후 가장 많이 나타나는 증상이다. 전구 증상은 1시간 내로 나타나고 2일 내로 사라진다. 4-5일 정도 잠복기 동안, 위점막 세포들이 죽는다. 심한 메스꺼움(nausea), 구토(vomiting), 설사(diarrhea)로 심한 탈수와 전해질의 불균형을 일으키고, 세포 사망(cell death)으로 이어진다. 또한 소화관의 괴사(necrosis)가 일어날 수 있어서 균혈증과 패혈증이 일어나기 쉽다. 사망하는 경우가 많다. 10 Gy 보다 많은 양에 노출된 환자는 뇌혈관 증상이 일어날 수 있다. 생존자는 또한 조혈기 증후군이 나타난다.
방사선 방사선이 인체에 미치는 영향
1-6 Gy 정도의 방사선 양이 전신에 노출 된 후 가장 많이 나타나는 증상이고 일반적인 범혈구 감소증(pancytopenia)이 나타난다. 피폭 후 1-6시간 후에 약한 전구증이 시작되고 24-48시간까지 지속된다. 골수줄기세포(bone marrow stem cells)가 상당하게 줄어들지만, 순환하는 성숙한 혈액세포는 크게 영향받지 않는다. 순환하는 림프구는 제외로, 노출된 후 수시간에서 하루 내로 림프구감소증(lymphopenia)이 나타난다. 순환하고 있는 세포가 노화(senescence)로 죽고나면 골수줄기세포가 줄어들어, 충분한 수가 대체될 수 없어서 범혈구감소증이 일어난다. 그래서 1 Gy의 양에 노출된 피폭자들은 골수 생산이 감소하는 4주반 정도의 잠복기 동안에는 자각증상이 없다. 백혈구 감소증(neutropenia)으로 감염의 위험이 증가하는데 2-4주에 가장 많이 발생하며 항체 생산이 감소한다. 혈소판감소(thrombocytopenia)로 점상출혈(petechiae)과 점막 출혈(mucosal bleeding)이 3-4주 내로 발현하고 한달동안 지속될 수 있다. 빈혈증은 천천히 발달되는데 적혈구가 백혈구와 혈소판보다 수명이 더 길기 때문이다. 생존자는 백혈병을 포함해서 방사선으로 인한 암 발생이 증가한다.
피부
3 Gy 이상: 탈모(피폭 2-3주 내)
6 Gy 이상: 부분 홍반
8–15 Gy: 건조표피탈락(dry desquamation) (피폭 3–4주 내)
15–20 Gy: 습성표피탈락(moist desquamation) (피폭 3–4주 내)
15–25 Gy: 물집 형성(피폭 2–3주 내)
20 Gy 이상: 궤양(피폭 2–3주 내)
25 Gy 이상: 괴사(necrosis) (피폭 3주 이상)
방사선 원전 사고에 의한 영향
지금까지 기록된 최악의 원전사고는 체르노빌 사고다. UNSCEAR보고서(2008)와 WHO보고서(2005)에 따르면 체르노빌 사고로 인해 방사선에 피폭돼 사망한 사람의 수는 2005년까지 총 43명 정도이다. 후쿠시마 사고 때는 방사선 피폭으로 인한 사망자는 일본정부에 따르면 후쿠시마 원전 근무자로 1명이다. 이 사건은 지금도 그 영향을 미치고 있다.
30년후 체르노빌 고방사능 오염지점인 프리피야티의 방사선량은 0.18 ~ 39.32 μSv/h다. 서울 평균은 0.11 μSv/h. 30년 후 체르노빌 일대는 한편으로는 "처참한 불모의 땅"으로 비춰지고, 다른 한편으로는 야생동물의 천국으로 묘사되고 있다. 체르노빌 사고로 인한 가장 커다란 공중보건의 문제는 방사선 오염이 아니라, 정신건강에 대한 충격이다.
SPQR
SPQR은 라틴어 문장 Senatus Populusque Romanus의 약자로, '로마의 원로원과 시민'을 뜻한다. 이 말은 고대 로마 공화정의 정부를 이르는 말이었다. 이 말은 주화, 그리고 돌이나 금속으로 된 국가 비문에 끝부분, 공공 사업이나 기념물의 헌정문, 로마 군단의 군단기에 나온다. 이 문구는 마르쿠스 툴리우스 키케로의 연설문이나 티투스 리비우스의 역사서 등 로마의 정치, 법, 역사 문헌에서도 수없이 등장한다.
SPQR은 오늘날 로마 시의 모토이며, 이 곳의 도시 문장, 시내의 수많은 공공 건물, 공공 분수, 맨홀 뚜껑에서도 보인다.
SPQR 역사적 배경
이 약어는 콘스탄티누스 대제(AD 312-337)시기의 동전에서 마지막으로 나타났다. 'SPQR'이라 쓰는 것은 원로원 자문회, 법령 제정 등에 쓰이는 용도로 사용되었다.
로마 문학에서 Populus Rōmānus는 로마 시민의 정부를 뜻하는 문구로 쓰였다. 로마인들은 이를 이용하여 타국 정부는 populī Prīscōrum Latīnōrum라고 명명하였다.Rōmānus는 '로마 시민'같이 로마를 구별하는데 사용되는 형용사였다.이로인해 Rōmae, at Rome는 본래 목적을 위하여 사용되지 못하였다.
로마 사람들의 법률과 역사속에서 dignitās, maiestās, auctoritās, lībertās populī Rōmānī와 같은 구절들은 자주 나타나는데,이는 "존엄, 위엄, 권위, 로마 사람들의 자유"라는 의미이다.
그들은  populus līber를 '자유로운 대중'으로 썼고, exercitus, imperium, iudicia, honorēs, consulēs, voluntās는 군대,규칙,심판,사무실,영사와 로마 사람들의 의지라는 의미로 사용하였다.
SPQR 역사적 배경
그들은 일찍부터 Popolus와 Poplus를 자유와 주권으로 쓰는 습관이 있었다.
그리고 근대에 와서는 이 SPQR이라는 약자는 베니토 무솔리니의 의해 공공 건물의 문장이나 맨홀에 '새로운 로마 제국'을 표상하기 위하여 사용되었다.
게르만족
게르만족(독일어: Germanen, 영어: Germanic peoples)은 그리스 로마 문화권의 기록에서 처음 언급된 북유럽 유래의 민족 집단들의 한 분류이다. 이들에게서 발생·분화되었으며 게르만 민족성을 정의하는 데 사용되는 기준 중 하나인 게르만어와도 관련이 있다.
게르만족(Germani)과 독일인(Deutsche)이라는 용어 간에는 자주 혼동이 있는데, 게르만족은 그리스 로마 문화권에서 서술된 폭 넓은 인종적 분류이며, 독일인은 현대적 의미의 독일인 및 오늘날 독일 지역의 주민을 의미한다. 영어권에서는 이러한 혼동을 피하기 위해 German과 구분되게 전자에는 Germanic peoples나 Germani라는 용어를 사용한다.
게르만족
율리우스 카이사르 (기원전 100–44년)를 시작으로 여러 로마 제국 시대의 저술가들은 게르만족의 본거지 게르마니아가 라인강 하류 (서쪽)와 비스와강 (동쪽) 사이에 대략적인 지점에 있었다고 쓰고 있다. 또한 이러한 기록은 게르만족을 그들보다 남서쪽에 위치한 켈트계 갈리아인이나 동쪽과 남서쪽에 위치한 스키타이계 사르마티아인 등, 로마인들에게 더 잘 알려진 넓은 민족 분류들과 분명히 구분하였다. 반면에 그리스의 기록에서는 라인강 동쪽의 게르만족들을 갈리아인이라고 분류하였다. 라인강 인근에 있던 몇몇 집단을 제외하면, 게르만 민족들이 스스로를, 또는 스스로의 땅을 '게르만'이라 칭했다는 증거는 없다. 그리스-로마 세계에서는 라인강, 도나우강 등 국경 지대에 있는 게르만족들과 수 세기간 교류하며 기록을 남겼지만, 대략 400년 무렵부터 도나우 중부 지역에 오랜 기간 성립해 있던 게르만족들은 더 북쪽과 동쪽에서 이주해온 새로운 민족에 밀려 사라졌다. 고대 후기의 게르만족에 대한 민족 서술은 주로 라인강에 있던 게르만족들에 한정되었고, 따라서 주로 프랑크족, 가끔은 알레만족에 관한 기록이다.