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OLED와 마찬가지로 일부 OFET는 분자 기반이며 일부는 고분자 기반 시스템이다. 루브렌 기반 OFET는 20~40 cm2/(V·s)의 높은 캐리어 이동도를 나타낸다. 또 다른 인기 있는 OFET 재료는 펜타센이다. 대부분의 유기 용매에 용해도가 낮아 기존 스핀 코팅 또는 딥 코팅 방법으로 펜타센 자체에서 TFT를 제작하기 어렵지만, 이 장애물은 TIPS-펜타센 유도체를 사용하여 극복할 수 있다.
유기 전자 장치.
유기 태양 전지는 기존 태양 전지 제조에 비해 태양광 발전 비용을 절감할 수 있다. 유연한 기판에 실리콘 박막 태양 전지를 사용하면 다음과 같은 여러 가지 이유로 대면적 태양광 발전 비용을 크게 절감할 수 있다.
PET 또는 PC와 같은 저렴한 고분자 기판은 태양광 발전 비용을 추가로 절감할 잠재력을 가지고 있다. 원형(Protomorphous) 태양 전지는 대면적 생산 및 소형 이동형 응용 분야를 위한 저렴하고 유연한 기판에 효율적이고 저렴한 태양광 발전을 위한 유망한 개념임을 입증한다.
인쇄전자의 장점 중 하나는 서로 다른 전기 및 전자 부품을 서로 겹쳐 인쇄할 수 있어 공간을 절약하고 신뢰성을 높이며 때로는 모두 투명하게 만들 수 있다는 점이다. 한 잉크가 다른 잉크를 손상시키지 않아야 하며, 종이 및 플라스틱 필름과 같은 저비용 유연 재료를 사용하려면 저온 열처리가 필수적이다. 여기에는 iTi, Pixdro, Asahi Kasei, Merck &amp; Co.|Merck, BASF, HC Starck, Sunew, Hitachi Chemical 및 Frontier Carbon Corporation과 같은 선두 기업과 함께 많은 정교한 엔지니어링 및 화학이 포함된다.
유기 화합물 기반 전자 장치는 현재 널리 사용되고 있으며 많은 신제품이 개발 중이다. 소니그룹은 순전히 유기 재료로 만든 세계 최초의 풀 컬러, 비디오 속도, 유연한 플라스틱 디스플레이를 보고했다. OLED 재료 기반 텔레비전 화면; 유기 화합물 기반 생분해성 전자공학 및 저비용 유기 태양 전지도 사용할 수 있다.
소분자 반도체는 종종 불용성이어서 진공 승화를 통해 석출해야 한다. 전도성 고분자 기반 장치는 용액 처리 방법으로 제조할 수 있다. 용액 처리 및 진공 기반 방법 모두 다양한 무질서도를 가진 비정질 및 다결정 박막을 생산한다. "습식" 코팅 기술은 고분자를 휘발성 용매에 용해시키고, 여과한 다음 기판 위에 증착해야 한다. 용매 기반 코팅 기술의 일반적인 예로는 드롭 캐스팅, 스핀 코팅, 닥터 블레이딩, 잉크젯 프린팅 및 실크 스크린이 있다. 스핀 코팅은 작은 면적의 박막 생산에 널리 사용되는 기술이다. 이는 높은 수준의 재료 손실을 초래할 수 있다. 닥터 블레이드 기술은 최소한의 재료 손실을 초래하며 주로 넓은 면적의 박막 생산을 위해 개발되었다. 소분자의 진공 기반 열 증착은 뜨거운 소스에서 분자를 증발시키는 것을 필요로 한다. 그런 다음 분자는 진공을 통해 기판으로 운반된다. 기판 표면에 이러한 분자를 응축시키는 과정은 박막 형성을 초래한다. 습식 코팅 기술은 용해도에 따라 일부 경우 소분자에 적용될 수 있다.
유기 반도체 다이오드는 빛을 전기로 변환한다. 오른쪽 그림은 일반적으로 사용되는 다섯 가지 유기 태양광 재료를 보여준다. 이러한 유기 분자의 전자는 비편재화된 π 궤도에 대응하는 π* 반결합 궤도와 함께 비편재화될 수 있다. π 궤도 또는 최고 점유 분자 궤도(HOMO)와 π* 궤도 또는 최저 비점유 분자 궤도(LUMO) 사이의 에너지 차이를 유기 태양광 재료의 띠틈이라고 한다. 일반적으로 띠틈은 1-4eV 범위에 있다.
유기 태양광 재료의 띠틈 차이는 유기 태양 전지의 다양한 화학 구조와 형태를 초래한다. 다양한 형태의 태양 전지에는 단층 유기 태양광 전지, 이중층 유기 태양광 전지 및 이종 접합 태양광 전지가 포함된다. 그러나 이 세 가지 유형의 태양 전지 모두 유기 전자층을 두 금속 도체, 일반적으로 인듐 주석 산화물 사이에 끼워 넣는 접근 방식을 공유한다.
유기 전계효과 트랜지스터는 소스, 드레인, 게이트의 세 단자 소자이다. 전하 캐리어는 소스와 드레인 사이를 이동하며, 게이트는 경로의 전도성을 제어하는 역할을 한다. 유기 전계효과 트랜지스터는 주로 반도체 층의 전하 수송에 따라 p형(예: 다이나프토[2,3-b:2′,3′-f]티에노[3,2-b]티오펜, DNTT) 및 n형(예: 페닐 C61 부티르산 메틸 에스테르, PCBM)의 두 가지 유형이 있다. 특정 유기 반도체는 p형 및 n형(즉, 양극성) 특성을 모두 나타낼 수도 있다.
이러한 기술은 대면적, 유연하고 저비용의 전자 장치 제작을 가능하게 한다. 주요 장점 중 하나는 CMOS에 비해 저온 공정이므로 다양한 유형의 재료를 활용할 수 있다는 것이다. 이는 다시 센싱에 훌륭한 후보가 된다.
전도성 고분자는 무기 도체보다 가볍고 유연하며 저렴하다. 이는 많은 응용 분야에서 바람직한 대안이 된다. 또한 구리나 실리콘으로는 불가능했던 새로운 응용 가능성을 창출한다.
유기 전자공학은 유기 반도체뿐만 아니라 유기 유전체, 도체 및 발광체를 포함한다.
새로운 응용 분야에는 스마트 창문과 전자종이가 포함된다. 전도성 고분자는 새로운 분자 컴퓨터 과학에서 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.
2024년 아리마 기념은 중앙경마의 G1급 중상경주 아리마 기념의 69번째 대회로, 2024년 12월 22일에 나카야마 경마장에서 개최되었다.
가 등을 제치고 우승했다.
2024년 추계 천황상에서 우승한 두 듀스는 본 대회에도 출전, 은퇴식을 가질 예정이었으나, 출전을 앞두고 오른쪽 앞다리에 파행이 발생해 출전이 취소되었다.
페릴렌(, 또는 perilene으로 표기)은 갈색 고체로 존재하는 화학식 C20H12를 갖는 여러 고리 방향족 탄화수소이다. 페릴렌 또는 그 유도체는 발암물질일 수 있으며, 유해한 오염원으로 간주된다. 세포막 세포화학에서 페릴렌은 형광 지질 탐침으로 사용된다. 이것은 릴렌 염료 계열의 모화합물이다.
다른 여러 고리 방향족 화합물과 마찬가지로, 페릴렌은 알칼리 금속에 의해 환원되어 짙은 색의 라디칼 음이온과 이중 음이온을 생성한다. 이러한 염의 다이글라임 용매화물은 엑스선결정학으로 특성화되었다.
페릴렌은 청색 형광을 나타낸다. 순수 또는 치환된 형태로 OLED에서 청색 방출 도펀트 물질로 사용된다. 페릴렌은 유기 광도전체로도 사용될 수 있다. 434 nm에서 최대 흡수율을 가지며, 모든 여러 고리 방향족 화합물과 마찬가지로 낮은 수용해도(1.2 x 10−5 mmol/L)를 갖는다. 페릴렌은 435.7 nm에서 38,500 M−1cm−1의 몰 흡광 계수를 갖는다.
페릴렌 분자는 두 나프탈렌 분자가 양쪽 분자의 1번과 8번 위치에서 탄소-탄소 결합으로 연결되어 있다. 페릴렌의 모든 탄소 원자는 sp2 혼성 궤도를 갖는다. 페릴렌의 구조는 엑스선결정학에 의해 광범위하게 연구되었다.
자연 발생 페릴렌 퀴논은 이끼 라우레라 상귀나리아 말메(Laurera sanguinaria Malme)와 그라피스 헤마티테스 피(Graphis haematites Fée)에서 확인되었다.(블루 앰버 문서를 참조).
전기 저항률(, 부피 비저항() 또는 비전기 저항()이라고도 함)은 재료의 전기 저항 또는 전류에 얼마나 강하게 저항하는지를 측정하는 재료의 근본적인 고유 특성이다. 낮은 비저항은 전류를 쉽게 흐르게 하는 재료를 나타낸다. 비저항은 일반적으로 그리스 문자 (Rho)로 표시된다. 전기 비저항의 SI 단위는 옴-미터 (Ω⋅m)이다. 예를 들어, 의 고체 큐브 재료가 두 개의 마주보는 면에 시트 접촉부를 가지고 있고, 이 접촉부 사이의 전기 저항이 라면, 재료의 비저항은 이다.
전기 전도도(, 또는 비전도도())는 전기 비저항의 역수이다. 이는 재료가 전류를 전도하는 능력을 나타낸다. 일반적으로 그리스 문자  (시그마)로 표시되지만, 카파 (특히 전기 공학에서)와 감마가 때때로 사용된다. 전기 전도도의 SI 단위는 지멘스 매 미터 (S/m)이다. 비저항과 전도도는 재료의 세기 성질로, 표준 재료 큐브가 전류에 저항하는 정도를 나타낸다. 전기 저항과 전도도는 특정 물체가 전류에 저항하는 정도를 나타내는 해당 크기 성질이다.
이상적인 경우.
이상적인 경우, 검사된 재료의 단면과 물리적 구성은 샘플 전체에 걸쳐 균일하며, 전기장과 전류 밀도는 모두 평행하고 모든 곳에서 일정하다. 많은 저항기와 전기 전도체는 실제로 균일한 단면을 가지며 균일한 전류 흐름을 보이고 단일 재료로 만들어져 있기 때문에 이것은 좋은 모델이다. (인접 다이어그램 참조) 이 경우, 도체의 저항은 그 길이에 직접 비례하고 단면적에 반비례하며, 여기서 전기 비저항  (그리스어: Rho)는 비례 상수이다. 이것은 다음과 같이 표현된다.
비저항은 SI 단위 옴 미터 (Ω⋅m)—즉, 제곱 미터(단면적)로 곱한 옴을 미터(길이)로 나눈 값—를 사용하여 표현할 수 있다.
저항과 비저항 모두 재료를 통해 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내지만, 저항과는 달리 비저항은 고유 특성이며 재료의 기하학적 특성에 의존하지 않는다. 이는 모든 순수 구리 (Cu) 선(결정 구조의 왜곡 등이 없는 경우)은 모양과 크기에 관계없이 동일한 을 갖지만, 길고 가는 구리선은 두껍고 짧은 구리선보다 훨씬 더 큰 을 갖는다는 것을 의미한다. 모든 재료는 고유의 특성 비저항을 갖는다. 예를 들어 고무는 구리보다 훨씬 큰 비저항을 갖는다.
수력학적 비유에서 높은 비저항 재료를 통해 전류를 통과시키는 것은 모래로 가득 찬 파이프를 통해 물을 밀어 넣는 것과 같으며, 낮은 비저항 재료를 통해 전류를 통과시키는 것은 빈 파이프를 통해 물을 밀어 넣는 것과 같다. 파이프가 같은 크기와 모양이면, 모래로 가득 찬 파이프가 흐름에 대한 저항이 더 크다. 그러나 저항은 모래의 유무에 결정되는 것은 아니다. 그것은 또한 파이프의 길이와 폭에 따라 달라진다. 짧거나 넓은 파이프는 좁거나 긴 파이프보다 저항이 낮다.
위의 방정식은 푸이예의 법칙 (클로드 푸이예의 이름을 따서 명명됨)을 얻기 위해 전치될 수 있다.
formula_3주어진 요소의 저항은 길이에 비례하지만, 단면적에 반비례한다. 예를 들어,  = , formula_4 = (마주보는 면에 완벽하게 전도성 있는 접촉부를 가진 큐브를 형성)이면, 이 요소의 옴 단위 저항은 그것이 만들어진 재료의 Ω⋅m 단위 비저항과 수치적으로 동일하다.
전도도 는 비저항의 역수이다.
전도도의 SI 단위는 지멘스 매 미터 (S/m)이다.
전도도 formula_6는 formula_7에 직접 비례한다.
여기서 formula_9 = 전자 농도, formula_10 = 양공 농도, formula_11 = 전자 이동도, formula_12 = 양공 이동도이다.
일반 스칼라량.
기하학적 구조가 더 복잡하거나 재료 내에서 비저항이 지점마다 다른 경우, 전류와 전기장은 위치의 함수가 된다. 이때는 특정 지점의 비저항을 그 지점에서 생성되는 전기장과 전류 밀도의 비율로 정의하는 더 일반적인 표현을 사용해야 한다.
전류 밀도는 전기장에 반드시 평행하다.
전도도는 비저항의 역수이다. 여기서는 다음과 같이 주어진다.
예를 들어, 고무는 가 크고 가 작은 재료이다 — 고무에 매우 큰 전기장을 가해도 거의 전류가 흐르지 않기 때문이다. 반면에 구리는 가 작고 가 큰 재료이다 — 작은 전기장만 가해도 많은 전류가 흐르기 때문이다.
이 표현은 재료 내에서 비저항이 일정하고 기하학적 구조가 균일한 단면을 가질 때 위 "이상적인 경우"에서 주어진 공식으로 단순화된다. 이 경우 전기장과 전류 밀도는 일정하고 평행하다.
텐서 비저항.
재료의 비저항이 방향 성분을 가질 때, 비저항의 가장 일반적인 정의를 사용해야 한다. 이는 재료 내부의 전기장과 전류 흐름을 연결하는 옴의 법칙의 텐서-벡터 형태에서 시작된다. 이 방정식은 완전히 일반적이며, 위에서 언급된 경우를 포함한 모든 경우에 유효하다. 그러나 이 정의는 가장 복잡하므로, 더 간단한 정의를 적용할 수 없는 비등방성 경우에만 직접 사용된다. 재료가 등방성이라면, 텐서-벡터 정의를 무시하고 더 간단한 표현을 사용하는 것이 안전하다.
여기서 비등방성은 재료가 다른 방향에서 다른 특성을 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 흑연 결정은 미시적으로 시트 더미로 구성되어 있으며, 각 시트를 통해 전류가 매우 쉽게 흐르지만, 한 시트에서 인접한 시트로 흐르는 것은 훨씬 덜 쉽다. 이러한 경우, 전류는 전기장과 정확히 같은 방향으로 흐르지 않는다. 따라서 적절한 방정식은 3차원 텐서 형태로 일반화된다.
여기서 전도도 와 비저항 는 랭크-2 텐서이고, 전기장 와 전류 밀도 는 벡터이다. 이 텐서들은 3×3 행렬로, 벡터들은 3×1 행렬로 나타낼 수 있으며, 이 방정식의 오른쪽에는 행렬 곱셈이 사용된다. 행렬 형식으로 비저항 관계는 다음과 같이 주어진다.
동등하게, 비저항은 더 간결한 아인슈타인 표기법으로 주어질 수 있다.
어느 경우든, 각 전기장 성분에 대한 결과 표현은 다음과 같다.
좌표계의 선택은 자유롭기 때문에, 전류 방향과 평행한 -축을 선택하여 표현을 단순화하는 것이 일반적인 관례이다. 따라서 이 된다. 그러면 다음이 남는다.
전도도는 비슷하게 정의된다.
둘 다 다음을 초래한다.
두 표현을 보면 formula_23와 formula_24는 서로 역행렬이다. 그러나 가장 일반적인 경우, 개별 행렬 요소가 반드시 서로의 역수가 되는 것은 아니다. 예를 들어, 는 와 같지 않을 수 있다. 이것은 formula_25가 0이 아닌 홀 효과에서 볼 수 있다. 홀 효과에서 -축에 대한 회전 불변성으로 인해 formula_26 및 formula_27이므로, 비저항과 전도도 간의 관계는 다음과 같이 단순화된다.
전기장이 인가된 전류와 평행하면 formula_25와 formula_30는 0이다. 이들이 0일 때, 하나의 숫자 formula_31만으로 전기 비저항을 설명하기에 충분하다. 그러면 단순히 formula_32로 표기되며, 이는 더 간단한 표현으로 줄어든다.
전도성의 원인.
전류는 전기적으로 대전된 입자의 정렬된 움직임이다. 구체적으로, 전류 밀도와 대전된 입자 속도 사이의 관계는 방정식 formula_33에 의해 지배되는데, 여기서 formula_34는 전류 밀도이고, formula_35는 전하의 전하이며, formula_36은 입자의 밀도이고, formula_37는 그들의 표류 속도이며, 이는 장기적인 움직임의 시간 평균 측정치이다.
띠 이론의 간략화.
기본적인 양자역학에 따르면, 원자나 결정 내의 전자는 특정한 정밀한 에너지 준위만을 가질 수 있으며, 이 준위들 사이의 에너지는 불가능하다. 많은 수의 허용된 준위들이 밀접하게 배치된 에너지 값, 즉 미미하게만 다른 에너지를 가질 때, 이 밀접한 에너지 준위들의 조합을 "에너지 띠"라고 부른다. 재료 내에는 구성 원자의 원자 번호와 결정 내 분포에 따라 이러한 에너지 띠가 많을 수 있다.
재료의 전자들은 낮은 에너지 상태로 정착함으로써 재료 내의 총 에너지를 최소화하려고 한다. 그러나 파울리 배타 원리는 그러한 각 상태에 오직 하나의 전자만 존재할 수 있음을 의미한다. 그래서 전자들은 바닥부터 띠 구조를 "채운다". 전자들이 채운 특성 에너지 준위를 페르미 준위라고 부른다. 띠 구조에 대한 페르미 준위의 위치는 전기 전도에 매우 중요하다. 페르미 준위 근처 또는 그 이상의 에너지 준위에 있는 전자만이 더 넓은 재료 구조 내에서 자유롭게 움직일 수 있는데, 이는 전자들이 그 영역의 부분적으로 채워진 상태들 사이를 쉽게 뛰어넘을 수 있기 때문이다. 대조적으로, 낮은 에너지 상태는 항상 고정된 수의 전자로 완전히 채워져 있고, 높은 에너지 상태는 항상 전자로 비어 있다.
전류는 전자의 흐름으로 구성된다. 금속에는 페르미 준위 근처에 많은 전자 에너지 준위가 있으므로, 움직일 수 있는 많은 전자가 있다. 이것이 금속의 높은 전자 전도도의 원인이다.
띠 이론의 중요한 부분은 금지된 에너지 띠, 즉 에너지 준위가 없는 에너지 간격이 있을 수 있다는 점이다. 절연체와 반도체에서는 전자의 수가 특정 정수 개의 낮은 에너지 띠를 정확히 경계까지 채우기에 적절한 양이다. 이 경우 페르미 준위는 띠틈 내에 놓인다. 페르미 준위 근처에 이용 가능한 상태가 없고 전자가 자유롭게 움직일 수 없으므로 전자 전도도는 매우 낮다.
금속은 격자를 구성하는 원자들로 이루어져 있으며, 각 원자는 외부 전자 껍질을 가지고 있어 모원자로부터 자유롭게 떨어져 격자를 통해 이동한다. 이것은 양이온성 격자라고도 알려져 있다. 이 '떨어져나올 수 있는 전자들의 바다'는 금속이 전류를 전도할 수 있게 한다. 금속에 전기적인 전위차(전압)가 가해지면, 그 결과로 생기는 전기장은 전자들이 양극 단자를 향해 이동하도록 한다. 전자의 실제 표류 속도는 일반적으로 시간당 미터 단위로 작다. 그러나 엄청난 수의 움직이는 전자들 때문에 느린 표류 속도조차도 큰 전류 밀도를 초래한다. 이 메커니즘은 뉴턴의 요람에서 공들의 운동량 전달과 유사하지만, 전선을 따라 전기 에너지가 빠르게 전파되는 것은 기계적인 힘 때문이 아니라 전선에 의해 유도되는 에너지 운반 전자기장의 전파 때문이다.
대부분의 금속은 전기 저항을 가지고 있다. 더 간단한 모델(비양자 역학적 모델)에서는 전자와 결정 격자를 파동과 같은 구조로 대체하여 이를 설명할 수 있다. 전자파가 격자를 통과할 때, 파동은 간섭하여 저항을 일으킨다. 격자가 규칙적일수록 방해가 적게 발생하고 따라서 저항도 적다. 따라서 저항의 양은 주로 두 가지 요인에 의해 발생한다. 첫째, 온도와 그에 따른 결정 격자의 진동량에 의해 발생한다. 온도가 높을수록 더 큰 진동이 발생하여 격자의 불규칙성으로 작용한다. 둘째, 다른 이온의 혼합물도 불규칙성이므로 금속의 순도가 중요하다. 순수 금속이 녹을 때 전도도가 약간 감소하는 것은 장거리 결정질 질서의 손실 때문이다. 단거리 질서는 유지되며, 이온 위치 간의 강한 상관 관계는 인접 이온에 의해 회절된 파동들 사이의 일관성을 초래한다.
반도체 및 절연체에서.
금속에서는 페르미 준위가 전도띠에 놓여 (위의 띠 이론 참조) 자유 전도 전자가 생성된다. 그러나 반도체에서는 페르미 준위의 위치가 띠틈 내에 있으며, 전도띠 최소값(채워지지 않은 전자 에너지 준위의 첫 번째 띠의 바닥)과 원자가띠 최대값(전도띠 아래의 채워진 전자 에너지 준위 띠의 상단)의 거의 중간에 위치한다. 이는 진성(비도핑) 반도체에 해당된다. 이는 절대 영도 온도에서는 자유 전도 전자가 없으며 저항이 무한하다는 것을 의미한다. 그러나 전도띠의 전하 운반자 밀도 (즉, 더 이상의 복잡한 설명 없이 전자의 밀도)가 증가함에 따라 저항은 감소한다. 불순물(도핑) 반도체에서는 도펀트 원자가 전도띠에 전자를 기부하거나 원자가띠에 양공을 생성하여 주전하 운반자 농도를 증가시킨다. ("양공"은 전자가 없는 위치를 의미하며, 이러한 양공은 전자와 유사하게 행동할 수 있다.) 두 가지 유형의 도너 또는 억셉터 원자 모두에서 도펀트 밀도를 증가시키면 저항이 감소한다. 따라서 고도로 도핑된 반도체는 금속처럼 행동한다. 매우 높은 온도에서는 열적으로 생성된 운반자의 기여가 도펀트 원자의 기여보다 우세하게 되며, 저항은 온도에 따라 지수적으로 감소한다.
이온성 액체/전해질에서.
전해질에서는 전기 전도가 띠 전자나 양공이 아닌, 각기 전하를 띠고 이동하는 완전한 원자 종(이온)에 의해 일어난다. 이온 용액(전해질)의 비저항은 농도에 따라 엄청나게 달라진다. 증류수는 거의 절연체이지만, 소금물은 상당한 전기 전도체이다. 이온성 액체에서의 전도도 역시 이온의 움직임에 의해 제어되지만, 여기서는 용매화된 이온보다는 용융염에 대해 이야기한다. 세포막에서는 이온성 염에 의해 전류가 운반된다. 세포막의 작은 구멍인 이온 통로는 특정 이온에 선택적이며 막 저항을 결정한다.
액체(예: 수용액) 내 이온 농도는 용해된 물질의 해리도에 따라 달라지며, 이는 해리 계수 formula_38로 특징지어지는데, 이는 이온 농도 formula_39과 용해된 물질 분자의 농도 formula_40의 비율이다.
용액의 비전기 전도도(formula_6)는 다음과 같다.
여기서 formula_44: 이온 전하의 크기, formula_45와 formula_46: 양전하 및 음전하 이온의 이동도, formula_40: 용해된 물질 분자의 농도, formula_38: 해리 계수.
금속성 도체의 전기 비저항은 온도가 낮아질수록 점차 감소한다. 구리나 은과 같은 일반(즉, 비초전도) 도체에서는 이러한 감소가 불순물 및 기타 결함에 의해 제한된다. 심지어 절대 영도에 가까운 온도에서도 일반 도체의 실제 샘플은 약간의 저항을 보인다. 초전도체에서는 재료가 임계 온도 이하로 냉각되면 저항이 갑자기 0으로 떨어진다. 일반 도체에서는 전류가 전압 기울기에 의해 구동되지만, 초전도체에서는 전압 기울기가 없으며 전류는 대신 초전도 질서 매개변수의 위상 기울기와 관련된다. 이로 인해 초전도 선 루프를 흐르는 전류는 전원 없이 무한히 지속될 수 있다.
모든 알려진 고온 초전도체를 포함하는 제2종 초전도체로 알려진 초전도체 종류에서는, 전기 전류가 강한 자기장과 함께 가해질 때 (이는 전기 전류에 의해 야기될 수 있음), 명목상 초전도 전이 온도보다 그리 멀지 않은 온도에서 극도로 낮지만 0이 아닌 비저항이 나타난다. 이는 전자 초유체 내 아브리코소브 소용돌이의 움직임 때문이며, 이는 전류가 운반하는 에너지의 일부를 소산시킨다. 이 효과로 인한 저항은 비초전도 물질의 저항에 비해 매우 작지만, 민감한 실험에서는 고려되어야 한다. 그러나 온도가 명목상 초전도 전이 온도보다 충분히 낮아지면, 이러한 소용돌이가 고정되어 물질의 저항이 진정으로 0이 될 수 있다.
플라즈마는 매우 우수한 전도체이며 전위는 중요한 역할을 한다.
대전된 입자들 사이의 공간에 평균적으로 존재하는 전위는 측정 방법과 관계없이 플라즈마 전위, 또는 공간 전위라고 불린다. 전극이 플라즈마에 삽입되면, 그 전위는 일반적으로 디바이 차폐 때문에 플라즈마 전위보다 상당히 낮다. 플라즈마의 우수한 전기 전도성은 그들의 전기장을 매우 작게 만든다. 이는 준중성성이라는 중요한 개념으로 이어지는데, 이는 플라즈마의 큰 부피( )에 걸쳐 음전하 밀도가 양전하 밀도와 거의 같다는 것을 의미하지만, 디바이 길이의 규모에서는 전하 불균형이 있을 수 있다. 이중층이 형성되는 특별한 경우에는 전하 분리가 수십 디바이 길이까지 확장될 수 있다.
전위와 전기장의 크기는 단순히 순 전하 밀도를 찾는 것 외의 다른 수단을 통해 결정되어야 한다. 흔한 예는 전자가 볼츠만 관계를 만족한다고 가정하는 것이다.
이 관계를 미분하면 밀도로부터 전기장을 계산하는 수단을 제공한다.
준중성이 아닌 플라즈마를 생성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 전자빔은 음전하만 가지고 있다. 비중성 플라즈마의 밀도는 일반적으로 매우 낮거나, 매우 작아야 한다. 그렇지 않으면, 반발적인 정전기력이 이를 소멸시킨다.
천체물리학적 플라즈마에서, 디바이 차폐는 전기장이 디바이 길이보다 큰 장거리에서 플라즈마에 직접적으로 영향을 미치는 것을 막는다. 그러나 대전 입자의 존재는 플라즈마가 자기장을 생성하고 그 영향을 받게 한다. 이는 플라즈마 이중층과 같이 수십 디바이 길이에 걸쳐 전하를 분리하는 객체를 생성하는 것과 같은 극도로 복잡한 행동을 유발할 수 있으며 실제로 유발한다. 외부 및 자체 생성 자기장과 상호작용하는 플라즈마의 역학은 자기 유체 역학 학문 분야에서 연구된다.
플라즈마는 종종 고체, 액체, 기체 다음의 네 번째 물질의 상태라고 불린다. 이는 다른 저에너지 물질의 상태와 구별된다. 형태나 부피가 정해져 있지 않다는 점에서 기체상과 밀접하게 관련되어 있지만, 다음과 같은 여러 면에서 다르다.
다양한 재료의 비저항 및 전도도.
반도체 도핑의 정도는 전도도에 큰 차이를 만든다. 어느 정도까지는 더 많은 도핑이 더 높은 전도도로 이어진다. 물/수용액 용액의 전도도는 용해된 염 및 용액에서 이온화되는 다른 화학종의 농도에 크게 의존한다. 물 샘플의 전기 전도도는 샘플이 얼마나 염분, 이온 또는 불순물이 없는지를 나타내는 지표로 사용된다. 물이 순수할수록 전도도가 낮아진다(비저항이 높아진다). 물에서의 전도도 측정은 종종 에서의 순수한 물의 전도도와 비교하여 비전도도로 보고된다. 용액의 전도도를 측정하기 위해 일반적으로 EC 측정기가 사용된다. 간략한 요약은 다음과 같다.
이 표는 에서의 다양한 재료의 비저항(), 전도도 및 온도 계수를 보여준다.
유효 온도 계수는 재료의 온도와 순도 수준에 따라 달라진다. 20 °C 값은 다른 온도에서 사용될 때 단지 근사치일 뿐이다. 예를 들어, 구리의 경우 온도가 높을수록 계수가 낮아지며, 0.00427 값은 일반적으로 에서 명시된다.
은의 극히 낮은 비저항 (높은 전도도)은 금속의 특징이다. 조지 가모프는 그의 대중 과학 서적인 하나, 둘, 셋... 무한 (1947)에서 금속이 전자와 다루는 방식을 이렇게 요약했다.
더 기술적으로 말하면 자유 전자 모형은 금속에서 전자의 흐름에 대한 기본적인 설명을 제공한다.
목재는 매우 우수한 절연체로 널리 알려져 있지만, 그 비저항은 수분 함량에 민감하게 의존하며, 습한 목재는 오븐 건조 목재보다 최소 배 더 나쁜 절연체이다. 어떤 경우든, 낙뢰나 일부 고전압 송전선과 같이 충분히 높은 전압은 겉으로는 건조해 보이는 목재에서도 절연 파괴와 감전 위험을 초래할 수 있다.
대부분의 재료의 전기 비저항은 온도에 따라 변한다. 온도 가 너무 많이 변하지 않는다면, 일반적으로 선형 근사가 사용된다.
여기서 formula_38는 비저항의 온도 계수라고 불리며, formula_53는 고정된 기준 온도(보통 실온)이고, formula_54는 온도 formula_53에서의 비저항이다. 매개변수 formula_38는 측정 데이터에서 얻은 경험적 매개변수이다. 선형 근사는 단지 근사치이기 때문에 formula_38는 기준 온도에 따라 다르다. 이러한 이유로 formula_38가 측정된 온도를 formula_59와 같이 접미사로 지정하는 것이 일반적이며, 관계는 기준 온도 주변의 온도 범위에서만 유효하다. 온도가 넓은 온도 범위에서 변하는 경우, 선형 근사는 부적절하며 더 자세한 분석과 이해가 필요하다.
일반적으로 금속의 전기 비저항은 온도가 증가함에 따라 증가한다. 전자-포논 상호작용이 중요한 역할을 할 수 있다. 고온에서는 금속의 저항이 온도에 선형적으로 증가한다. 금속의 온도가 감소함에 따라, 비저항의 온도 의존성은 온도의 거듭제곱 함수를 따른다. 수학적으로 금속의 비저항 의 온도 의존성은 블로흐-그뤼나이젠 공식으로 근사화할 수 있다.
여기서 formula_61는 결함 산란으로 인한 잔류 비저항이고, A는 페르미 표면에서의 전자의 속도, 디바이 반경 및 금속 내 전자의 개수밀도에 따라 달라지는 상수이다. formula_62은 비저항 측정에서 얻은 디바이 온도이며, 비열 측정에서 얻은 디바이 온도 값과 매우 밀접하게 일치한다. n은 상호작용의 본질에 따라 달라지는 정수이다.
블로흐-그뤼나이젠 공식은 연구된 금속이 첫 번째 브릴루앙 영역 내에 내접하는 구형 페르미 표면과 디바이 포논 스펙트럼을 가진다고 가정한 근사치이다.
하나 이상의 산란원이 동시에 존재할 경우, (1860년대에 아우구스투스 마티센이 처음으로 공식화한) 마티센 법칙은 총 저항을 적절한 값을 가진 여러 다른 항을 더하여 근사할 수 있다고 명시한다.
금속의 온도가 충분히 낮아지면(모든 포논을 '동결'시키기 위해) 비저항은 보통 잔류 비저항이라는 일정한 값에 도달한다. 이 값은 금속의 종류뿐만 아니라 그 순도와 열처리 이력에 따라 달라진다. 금속의 잔류 비저항 값은 불순물 농도에 의해 결정된다. 일부 재료는 초전도 현상으로 알려진 효과로 인해 충분히 낮은 온도에서 모든 전기 비저항을 잃는다.
금속의 저온 비저항에 대한 연구는 1911년 초전도 현상의 발견으로 이어진 헤이커 카메를링 오너스의 실험의 동기가 되었다. 자세한 내용은 초전도 현상의 역사를 참조하라.
비데만-프란츠 법칙.
비데만-프란츠 법칙은 열 및 전하 수송이 전자에 의해 지배되는 물질의 경우, 열 전도도와 전기 전도도의 비율이 온도에 비례한다고 명시한다.
여기서 formula_64는 열 전도도이고, formula_65는 볼츠만 상수이며, formula_66는 전자 전하이고, formula_67는 온도이며, formula_6는 전기 전도도이다. 우변의 비율을 로렌츠 수라고 한다.
일반적으로 진성 반도체 비저항은 온도가 증가함에 따라 감소한다. 전자들은 열에너지에 의해 전도띠로 밀려나 자유롭게 흐르고, 그 과정에서 원자가띠에 양공을 남기는데, 이 또한 자유롭게 흐른다. 전형적인 진성 (비도핑) 반도체의 전기 저항은 아레니우스 모형을 따라 온도에 따라 지수적으로 감소한다.
반도체 비저항의 온도 의존성에 대한 더 나은 근사치는 스타인하트-하트 방정식으로 주어진다.
여기서 , , 는 소위 스타인하트-하트 계수이다.
이 방정식은 서미스터를 보정하는 데 사용된다.
불순물(도핑된) 반도체는 훨씬 더 복잡한 온도 프로파일을 갖는다. 절대 영도에서 온도가 증가하기 시작하면, 운반자가 도너 또는 억셉터에서 떨어져 나오면서 저항이 급격히 감소한다. 대부분의 도너 또는 억셉터가 운반자를 잃은 후에는, 운반자의 이동성이 감소하여(금속과 유사하게) 저항이 다시 약간 증가하기 시작한다. 더 높은 온도에서는 도너/억셉터에서 나오는 운반자가 열적으로 생성된 운반자에 비해 중요하지 않게 되므로 진성 반도체처럼 행동한다.
비정질 반도체에서는 전하가 한 국부화된 사이트에서 다른 사이트로 양자 터널링을 통해 전도될 수 있다. 이는 가변 범위 호핑으로 알려져 있으며, 시스템의 차원에 따라 formula_71의 특징적인 형태를 갖는다.
여기서 = 2, 3, 4이다.
콘도 절연체.
콘도 절연체는 비저항이 다음 공식을 따르는 물질이다.
여기서 formula_73, formula_74, formula_75 및 formula_76는 상수 매개변수이고, formula_54는 잔류 비저항, formula_78는 페르미 액체 기여, formula_79는 격자 진동 항, 그리고 formula_80는 곤도 효과이다.
복소 비저항 및 전도도.
유전체 분광법과 같이 교류 전기장(유전체 분광법)에 대한 물질의 반응을 분석할 때 전기 임피던스 단층촬영과 같은 응용 분야에서는 비저항을 임피던스라고 불리는 복소수 양으로 대체하는 것이 편리하다(이는 온저항에 비유된다). 임피던스는 실성분인 비저항과 허수성분인 반응도(이는 리액턴스에 비유된다)의 합이다. 임피던스의 크기는 비저항과 반응도의 크기 제곱의 합의 제곱근이다.
반대로, 이러한 경우 전도도는 복소수 (또는 비등방성 재료의 경우 복소수 행렬)로 표현되어야 하며 이를 어드미턴스라고 부른다. 어드미턴스는 전도도라고 불리는 실성분과 서셉턴스라고 불리는 허수성분의 합이다.
교류 전류에 대한 응답의 대체 설명은 실제(그러나 주파수 의존적인) 전도도와 실제 유전율을 사용한다. 전도도가 클수록 교류 신호가 재료에 더 빨리 흡수된다(즉, 재료가 더 불투명해진다). 자세한 내용은 불투명도의 수학적 설명을 참조.
복잡한 기하학적 구조에서의 저항 대 비저항.
재료의 비저항이 알려져 있더라도, 그것으로 만들어진 어떤 것의 저항을 계산하는 것은 위 공식 formula_81보다 훨씬 복잡할 수 있다. 한 가지 예는 확산 저항 프로파일링인데, 재료가 불균일하고(다른 위치에서 다른 비저항을 가짐) 전류 흐름의 정확한 경로가 명확하지 않다.
이러한 경우, 방정식
는 다음으로 대체되어야 한다.
여기서 와 는 이제 벡터장이다. 이 방정식은 에 대한 연속 방정식과 에 대한 푸아송 방정식과 함께 편미분 방정식 집합을 형성한다. 특별한 경우에는 이러한 방정식에 대한 정확하거나 근사적인 해를 손으로 구할 수 있지만, 복잡한 경우에 매우 정확한 답을 얻으려면 유한 요소 해석과 같은 컴퓨터 방법이 필요할 수 있다.
비저항-밀도 곱.
물품의 무게가 매우 중요한 일부 응용 분야에서는 절대적으로 낮은 비저항보다 비저항과 밀도의 곱이 더 중요하다. 비저항이 더 높더라도 도체를 더 두껍게 만들어 보상하는 것이 종종 가능하며, 이때 낮은 비저항-밀도 곱(또는 동등하게 높은 전도도/밀도 비율)을 가진 재료가 바람직하다. 예를 들어, 장거리 송전선의 경우, 같은 전도도에 대해 더 가볍기 때문에 구리(Cu) 대신 알루미늄이 자주 사용된다.
은은 알려진 가장 저항이 낮은 금속이지만, 밀도가 높고 이 측정에서는 구리와 유사하게 작동하지만 훨씬 더 비싸다. 칼슘과 알칼리 금속은 최고의 비저항-밀도 곱을 가지지만, 물과 산소에 대한 높은 반응성과 물리적 강도 부족 때문에 도체로 거의 사용되지 않는다. 알루미늄은 훨씬 더 안정적이다. 독성 때문에 베릴륨은 선택에서 제외된다. 순수 베릴륨은 또한 부서지기 쉽다. 따라서 도체의 무게나 비용이 주요 고려 사항일 때 알루미늄이 일반적으로 선택되는 금속이다.
존 월시와 진공의 전도도.
1774년 네덜란드 태생의 영국 과학자 얀 잉엔하우스에게 보낸 편지에서, 벤저민 프랭클린은 또 다른 영국 과학자 존 월시의 실험에 대해 언급하는데, 이는 놀라운 사실을 보여주었다고 한다. 즉, 희박한 공기는 일반 공기보다 전기를 더 잘 전도하지만, 진공은 전기를 전혀 전도하지 않는다는 것이다.
그러나 이 진술에는 해당 편지를 호스팅하는 웹 페이지의 편집자들(미국 철학회 및 예일 대학교)이 현대 지식을 바탕으로 추가한 각주가 있다.
발로우의 법칙은 1825년에 발표되었고 옴의 법칙은 1827년에 발표되었다. 둘 다 측정 데이터에 대한 경험적 적합이었다. 전자가 왜 이런 식으로 행동하는지에 대한 최초의 과학적 설명은 1900년에 처음 제안된 드루드 모형이다.
《뮤트》()는 2023년 넷플릭스에서 공개된 스페인의 심리 스릴러 미니시리즈이다.
세르히오는 미성년자였을 때 부모님을 살해한 뒤 철저히 침묵을 지키며 수사에 전혀 협조하지 않았다. 6년 후 세르히오가 풀려나자 정신과의 아나는 그가 여전히 사회에 위협이 된다고 생각하며 비밀리에 그를 밤낮으로 지켜본다.
주영국(朱永國, 1970년 ~ )은 대한민국의 소방공무원이다. 대한민국육군에서 특전부사관으로 복무하였으며 1995년 구조 분야 경력경쟁채용으로 입직한 이후 중앙과 지방을 두루 거쳐 소방청 장비총괄과장, 보건안전담당관, 국립소방병원건립추진단장 등을 역임했고, 2024년 12월 31일부터 제19대 제주특별자치도 소방안전본부장을 지냈다. 2025년 9월 19일 소방감으로 승진하여 전라남도 소방본부장에 임명되었다.
충청북도 청원군 오창면(현 청주시 청원구 오창읍에서 태어났다. 1995년 구조 분야 경력경쟁채용으로 소방공무원에 입직했다. 중앙부처와 광역본부에서 대응‧예방, 장비, 보건안전 업무를 담당했으며, 2019년 1월 취임 진천소방서장으로 취임하였었다.
2017년에는 충주에서 개최된 ‘2018 세계소방관경기대회’준비를 위해 충주세계소방관경기대회 추진단장을 맡아 대회 준비를 총괄했다.
시라세 노부(, 분큐 원년 6월 13일(1861년 7월 20일) ~ 1946년 9월 4일)는 일본 제국 육군의 장교이자 남극 탐험가이다. 일본 최초로 남극점 도달을 시도하여 도달 장소를 "야마토 유키하라"로 명명했다.
전하 운반자 밀도(), 또는 캐리어 농도()는 부피당 전하 운반자의 수를 나타낸다. SI 단위계에서는 m-3으로 측정된다. 다른 밀도와 마찬가지로 원칙적으로 위치에 따라 달라질 수 있다. 그러나 일반적으로 운반자 농도는 단일 숫자로 주어지며, 전체 재료에 대한 평균 운반자 밀도를 나타낸다.
전하 운반자 밀도는 도전율에 관한 방정식, 열전도율과 같은 관련 현상, 공유 결합과 같은 화학 결합을 포함한다.
운반자 밀도는 일반적으로 재료의 전하 운반자 에너지 범위에 걸쳐 상태 밀도를 적분하여 이론적으로 얻어진다(예: 전자의 경우 전도띠에 걸쳐 적분, 정공의 경우 원자가띠에 걸쳐 적분).
총 전하 운반자 수가 알려져 있으면 단순히 부피로 나누어 운반자 밀도를 구할 수 있다. 이를 수학적으로 나타내면, 전하 운반자 밀도는 입자 밀도이므로, 부피 formula_1에 걸쳐 이를 적분하면 해당 부피 내 전하 운반자 수 formula_2이 된다.
여기서 formula_4은 위치에 따라 달라지는 전하 운반자 밀도이다.
밀도가 위치에 의존하지 않고 상수 formula_5과 같으면 이 방정식은 다음과 같이 단순화된다.
운반자 밀도는 반도체에 중요하며, 화학적 도핑 과정에서 중요한 양이다. 띠 이론을 사용하면, 전자 밀도 formula_5는 전도띠의 부피 단위당 전자 수이다. 정공의 경우, formula_8는 원자가띠의 부피 단위당 정공 수이다. 전자의 이 수를 계산하기 위해, 전도띠 전자의 총 밀도 formula_5는 띠 바닥 formula_10에서 띠 상단 formula_11까지 띠 내의 다른 에너지에 걸친 전도 전자 밀도의 합으로 결정된다고 가정한다.
전자는 페르미온이므로, 특정 에너지 formula_13에서의 전도 전자의 밀도는 가능한 전도 상태의 수, 즉 상태 밀도 formula_14와 실제로 전자를 가질 상태의 비율을 알려주는 페르미-디랙 분포 formula_15의 곱이다.
계산을 단순화하기 위해 전자를 페르미-디랙 분포에 따라 페르미온으로 취급하는 대신, 맥스웰-볼츠만 분포로 주어지는 고전적인 비상호작용 기체로 취급한다. 이 근사는 formula_17일 때 무시할 수 있는 영향을 미치며, 이는 상온 근처의 반도체에 해당한다. 이 근사는 매우 낮은 온도 또는 극히 작은 띠 간격에서는 유효하지 않다.
3차원 상태 밀도는 다음과 같다:formula_19
조합 및 단순화 후, 이 표현들은 다음으로 이어진다.
여기서 formula_21는 해당 반도체 내 전자의 유효 질량이며, formula_22는 전도띠와 페르미 준위 사이의 에너지 차이로, 띠 간격 formula_23의 절반이다.
정공에 대해서도 유사한 표현을 도출할 수 있다. 운반자 농도는 띠간격을 가로질러 앞뒤로 움직이는 전자를 화학의 가역 반응 평형과 유사하게 취급하여 계산할 수 있으며, 이는 전자 질량 작용 법칙으로 이어진다. 질량 작용 법칙은 고유 운반자 농도라고 불리는 formula_25라는 양을 정의하는데, 도핑되지 않은 재료의 경우 다음과 같다.
다음 표는 띠 간격이 증가하는 순서대로 진성 반도체의 고유 운반자 농도 몇 가지 값을 나열한다.
이러한 운반자 농도는 이러한 재료가 도핑되면 달라질 것이다. 예를 들어, 순수 규소에 소량의 인을 도핑하면 전자의 운반자 밀도 n이 증가한다. 그러면 n &gt; p이므로 도핑된 규소는 n형 불순물 반도체가 된다. 순수 규소에 소량의 붕소를 도핑하면 정공의 운반자 밀도가 증가하므로 p &gt; n이 되고, 이는 p형 불순물 반도체가 된다.
운반자 밀도는 금속에도 적용되며, 간단한 드루드 모형으로 추정할 수 있다. 이 경우 운반자 밀도(이 맥락에서는 자유 전자 밀도라고도 함)는 다음과 같이 추정할 수 있다.
여기서 formula_28는 아보가드로 상수, Z는 원자가 전자 수, formula_29은 재료의 밀도, formula_30는 원자 질량이다. 금속은 여러 산화수를 나타낼 수 있으므로, 원소 형태로 원소에 몇 개의 "원자가 전자"가 있어야 하는지에 대한 정확한 정의는 다소 임의적이지만, 다음 표는 애쉬크로프트와 머민에서 제공하는 자유 전자 밀도를 나열한다. 이는 타당한 원자가(Z) 가정과 실험적인 결정학 데이터로 계산된 질량 밀도(formula_29)를 기반으로 위의 공식을 사용하여 계산되었다.
홀 효과 등으로 추론된 금속의 n 값은 종종 같은 자릿수에 속하지만 이 간단한 모델은 운반자 밀도를 매우 높은 정확도로 예측할 수는 없다.
전하 운반자 밀도는 많은 경우 홀 효과를 사용하여 결정할 수 있으며 그 전압은 운반자 밀도에 반비례한다.
진 루이스 스토터트(Jean Louise Stothert, 1954년 2월 7일 ~ )는 미국의 정치인이다.
전하 수송 메커니즘()은 주어진 매체를 통한 전류 흐름을 정량적으로 설명하려는 이론적 모델이다.
결정 고체와 분자고체는 상당히 다른 수송 메커니즘을 보이는 두 가지 대조적인 극단적인 경우의 물질이다. 원자 고체에서 수송은 분자 내에서 일어나며, 띠 수송이라고도 알려져 있는 반면, 분자 고체에서는 수송이 분자 간에 일어나며, 홉 수송이라고도 알려져 있다. 이 두 가지 다른 메커니즘은 다른 전자 이동도를 초래한다.
무질서 고체에서, 무질서한 전위는 약한 국소화 효과(트랩)를 초래하여 자유 이동 경로를 줄이고, 결과적으로 이동 전하의 이동도를 감소시킨다. 캐리어 생성 및 재결합 또한 이동도를 감소시킨다.
옴의 법칙에서 시작하여 전도도의 정의를 사용하면, 캐리어 이동도 μ와 인가된 전기장 E의 함수로서 전류에 대한 다음 공통 표현을 유도할 수 있다.
formula_2 관계는 국소화된 상태의 농도가 전하 캐리어 농도보다 훨씬 높고, 홉핑 이벤트가 서로 독립적이라고 가정할 때 유효하다.
일반적으로 캐리어 이동도 μ는 온도 T, 인가된 전기장 E, 그리고 국소화된 상태의 농도 N에 따라 달라진다. 모델에 따라 온도 증가는 캐리어 이동도를 증가시키거나 감소시킬 수 있으며, 인가된 전기장은 포획된 전하의 열적 이온화에 기여함으로써 이동도를 증가시킬 수 있고, 국소화된 상태의 농도 증가는 이동도를 또한 증가시킨다. 동일한 물질에서의 전하 수송은 인가된 전장과 온도에 따라 다른 모델로 설명되어야 할 수도 있다.
국소화된 상태의 농도.
캐리어 이동도는 국소화된 상태의 농도에 비선형적으로 강하게 의존한다. 낮은 농도의 극한인 최근접 홉핑의 경우, 다음 표현이 실험 결과에 맞춰질 수 있다.
여기서 formula_4는 농도이고 formula_5는 국소화된 상태의 국소화 길이이다. 이 방정식은 낮은 농도에서 발생하는 비일관성 홉핑 수송의 특징이며, 이때 제한 요소는 사이트 간 거리에 따른 홉핑 확률의 지수적 감소이다.
때로는 이 관계가 이동도 대신 전도도에 대해 표현된다.
여기서 formula_4는 무작위로 분포된 사이트의 농도, formula_8는 농도에 독립적, formula_5는 국소화 반경, 그리고 formula_10는 수치 계수이다.
높은 농도에서는 최근접 모델과의 편차가 관찰되며, 대신 가변 범위 홉핑이 수송을 설명하는 데 사용된다. 가변 범위 홉핑은 분자적으로 도핑된 폴리머, 저분자량 유리 및 공액 폴리머와 같은 무질서한 시스템을 설명하는 데 사용될 수 있다. 매우 희석된 시스템의 한계에서 최근접 이웃 의존성 formula_11은 유효하지만, formula_12에서만 유효하다.
낮은 캐리어 밀도에서는 온도에 따른 전도도에 대한 모트(Mott) 공식이 홉핑 수송을 설명하는 데 사용된다. 가변 홉핑에서는 다음과 같이 주어진다.
여기서 formula_14는 특성 온도를 나타내는 매개변수이다. 낮은 온도에서 페르미 준위 근처의 상태 밀도가 포물선 형태라고 가정하면 전도도는 다음과 같이 주어진다.
높은 캐리어 밀도에서는 아레니우스 의존성이 관찰된다.
사실 DC 바이어스 하의 무질서한 물질의 전기 전도도는 넓은 온도 범위에서 유사한 형태를 가지며, 활성화 전도라고도 알려져 있다.
인가된 전기장.
높은 전기장은 관찰된 이동도를 증가시킨다.
이 관계가 넓은 범위의 전장 강도에 대해 성립함이 입증되었다.
AC 전도도.
넓은 범위의 무질서한 반도체에서 AC 전도도의 실수부와 허수부는 다음과 같은 형태를 가진다.
여기서 C는 상수이고 s는 일반적으로 1보다 작다.
이온 전도.
전자 전도와 유사하게 박막 전해질의 전기 저항은 인가된 전기장에 의존하며 샘플의 두께가 감소할 때 전도도는 감소된 두께와 전장 유도 전도도 향상 모두로 인해 향상된다. 주기적 전위 하에서 독립적인 이온을 가진 무작위 보행 모델을 가정한 이온 도체를 통한 전류 밀도 j의 전장 의존성은 다음과 같다.
여기서 α는 사이트 간 분리 거리이다.
수송 메커니즘의 실험적 결정.
수송 특성의 특성화는 장치를 제작하고 그 전류-전압 특성을 측정해야 한다. 수송 연구를 위한 장치는 일반적으로 박막 증착 또는 break junction에 의해 제작된다. 측정된 장치에서 지배적인 수송 메커니즘은 미분 전도도 분석을 통해 결정될 수 있다. 미분 형태로, 수송 메커니즘은 장치를 통한 전류의 전압 및 온도 의존성을 기반으로 구별될 수 있다.
이동도를 두 항의 곱, 즉 전장 독립 항과 전장 의존 항으로 표현하는 것이 일반적이다.
여기서 formula_23는 활성화 에너지이고 β는 모델에 따라 달라진다. 예를 들어 풀-프렌켈 홉핑의 경우,
터널링과 열전자 방출은 일반적으로 장벽 높이가 낮을 때 관찰된다. 열 보조 터널링은 터널링에서 열전자 방출까지 다양한 동시 동작을 설명하려는 "하이브리드" 메커니즘이다.
제임스 H. 서틀(James H. Suttle, 1944년 6월 13일 ~ )는 미국의 정치인이다.
하타 사하치로(, 1873년 3월 23일 ~ 1938년 11월 22일)는 일본의 의사, 세균학자이다. 파울 에를리히와의 공동 연구를 통해 매독 치료제인 아르스페나민의 개발에 공헌하여 1911년 일본인 최초로 노벨 화학상 후보에 올랐다.
1873년 3월 23일 야마네(山根) 가의 8남으로 태어나 14살이 되던 1887년 하타 가문에 양자로 들어가게 된다.
존 유잉 주니어(John Ewing Jr., 1961년 4월 18일 ~ )는 미국의 정치인이다.
펜타센(, )은 5개의 선형으로 융합된 벤젠() 고리로 구성된 여러 고리 방향족 탄화수소이다. 이 고도로 공액된 화합물은 유기 반도체이다. 이 화합물은 자외선(UV) 또는 가시광선(빛)을 흡수하면 엑시톤을 생성하며, 이는 산화에 매우 민감하게 만든다. 이러한 이유로 보라색 분말인 이 화합물은 공기와 빛에 노출되면 천천히 분해된다.
구조적으로 펜타센은 선형 아센 중 하나이며, 이전에는 테트라센(4개의 융합된 벤젠 고리)이었고 다음은 헥사센(6개의 융합된 벤젠 고리)이다. 2009년 8월, IBM 연구원들은 원자힘현미경을 사용하여 펜타센 단일 분자를 이미징한 실험 결과를 발표했다. 2011년 7월, 그들은 주사 터널링 현미경의 변형을 사용하여 최고 점유 및 최저 비점유 분자 궤도의 형태를 실험적으로 결정했다.
2012년에 펜타센-도핑된 p-터페닐이 상온 메이저의 증폭 매질로 효과적임이 입증되었다.
원래 나프탈렌과 안트라센의 이름을 따서 다이나프탄트라센이라고 불렸던 이 화합물(펜타센을 포함한 폴리아센에 대한 현대 명명법은 1939년에 에리히 클라에 의해 도입되었다)은 1912년 영국의 화학자 윌리엄 홉슨 밀스와 밀드레드 메이 고스틀링에 의해 처음 합성되었다. 펜타센 합성의 고전적인 방법은 엘브스 반응에 의한 것이다.
펜타센은 또한 적절한 전구체에서 150°C에서 작은 휘발성 성분(일산화 탄소)의 압출을 통해 제조될 수 있다.
전구체 자체는 두 분자의 α,α,α',α'-테트라브로모-o-자일렌과 7-tert-부톡시바이사이클로[2.2.1]헵타-2,5-다이엔으로부터 세 단계로 제조된다. 먼저 다이메틸폼아마이드에서 아이오딘화 나트륨과 함께 가열하여 일련의 제거 반응과 딜스-알더 반응을 거쳐 고리 시스템을 형성하고, 다음으로 tert-부톡시 그룹을 알코올로 가수분해한 후 케톤으로 산화시킨다.
이 생성물은 클로로폼에 일부 용해되는 것으로 보고되어 스핀 코팅에 적합하다. 펜타센은 1,2,4-트라이클로로벤젠과 같은 뜨거운 염소화 벤젠에 용해되며, 이를 재결정화하여 판상 결정을 형성할 수 있다.
펜타센 유도체.
단량체 펜타센 유도체.
6,13-치환 펜타센은 아릴 또는 알키닐 친핵체(예: 그리냐르 또는 유기리튬 시약)와 반응한 후 환원 방향족화를 통해 펜타센퀴논으로부터 얻을 수 있다. 다른 방법은 전이 금속(지르코나사이클로펜타다이엔을 통해)에 의한 다이아인의 상동화에 기반한다. 펜타센의 기능화는 이 발색단의 고체 상태 패킹 제어를 가능하게 했다. 치환체(펜타센 치환 위치와 크기 모두)의 선택은 고체 상태 패킹에 영향을 미치며, 펜타센에서 관찰되는 헤링본 패킹과는 달리 화합물이 고체 상태에서 1차원 또는 2차원 공유 면적 파이-스태킹을 채택하는지 여부를 제어하는 데 사용될 수 있다.
펜타센의 구조는 다른 방향족 화합물인 안트라센과 유사하지만, 그 방향족성 특성은 잘 정의되어 있지 않다. 따라서 펜타센과 그 유도체는 많은 연구의 대상이다.
6-메틸렌-6,13-다이하이드로펜타센과 6-메틸펜타센 사이에는 호변 이성질체 화학 평형이 존재한다.
이 평형은 완전히 메틸렌 화합물 쪽으로 기울어져 있다. 화합물 용액을 200°C로 가열해야만 소량의 펜타센이 생성되며, 이는 적자색의 출현으로 증명된다. 한 연구에 따르면 이 평형의 반응 과정은 분자 내 반응 1,5-수소화물 이동이 아니라 이분자 자유 라디칼 수소 이동에 기반한다. 대조적으로, 동일한 중심 화학적 모티프를 가진 아이소톨루엔은 쉽게 방향족화된다.
펜타센은 1,2,4-트라이클로로벤젠에서 원소 황과 반응하여 헥사티아펜타센 화합물을 생성한다. 엑스선결정학은 모든 탄소-황 결합 길이가 대략 같다는 것(170 pm)을 보여준다. 이로부터 완전한 전하 분리를 갖는 공명 구조 B와 C가 구조 A보다 더 중요하다는 결론이 나온다.
결정상에서 분자들은 방향족 스태킹 상호작용을 나타내며, 이웃한 분자의 일부 황 원자 사이의 거리가 두 반데르발스 반지름의 합(180 pm)보다 작아질 수 있다(337 pm).
관련된 테트라티아풀발렌처럼 이 화합물은 유기 반도체 분야에서 연구된다.
아센은 평면적이고 단단한 분자로 보일 수 있지만, 사실 매우 왜곡될 수 있다. 아래에 묘사된 펜타센은:
끝에서 끝까지 144°의 비틀림을 가지며 6개의 페닐 그룹에 의해 입체적으로 안정화된다. 이 화합물은 9시간의 화학적 반감기로 라세미화가 일어나지만, 특이하게 높은 7400°의 광학 활성을 나타내며 두 개의 광학 이성질체로 분리될 수 있다.
펜타센의 올리고머 및 고분자.