불순물과 결함 반도체
불순물 반도체(impurity semiconductor)는 외성반도체(extrinsic semiconductor)이다. 외성반도체의 반대말은 진성반도체(intrinsic)이다. 순수한 물질 실리콘, 겔륨 등.. 그대로는 진성반도체이고, 도핑을 시킨, 불순물이 들어간, 외부에 자극, 열 등 줘서 결함 준 반도체 외성 반도체라고 한다.
불순물 반도체는 고유 진성(호스트)되는 물질이 실리콘, 저마늄이 있다면 ... 거기에 불순 물로 적은 양의 겔륨이 도핑 되어 들어가면 또 다른 예로는 실리콘에 보론이나, 알루미늄 들어간 것들도 있다.
i) 마찬가지로 호스트 물질은 저마늄이고 불순물로 겔륨이 들어간 것이다. 저마늄이나 실리콘은 14족 원소로 원자가전자가 4개 있다. 알루미늄 보론 겔륨은 3개로 한 개 부족한 상태이다. 부족한 상태로 호스트 물질에 들어가면 비어있는 컨덕션 밴드와 채워져있는 밸런스 밴드 중(원자가전자가 3개밖에 없기 때문에) 비어지는 atomic 오비탈이 밸런스 밴드 위에 바로 위치한다. 밸런스 밴드와 비어있는 atomic 오비탈 사이의 에너지 간격이 △E가 충분히 작아서 상온(r.t.)에서 밸런스에 있는 전자들이 위로 역위(excited) 하여 채워질 수 있다. 그러면 밸런스 밴드의 빈자리가 생기고 +홀(+구멍)로 남게 된다. 이 밸런스 밴드 홀에 의해서 전기 전도가 생긴다. positive 차지를 띠는 캐리어가 돼서 p-type 반도체가 된다.
ii) 호스트인 14족 원소 저마늄에 15족 원소 arsenic(비소)가 불순물로 들어간다. 5개 원자 전자를 갖고 도핑 되면 전자가 호스트보다 하나 더 많아진다. 채워져 있는 atomic 오비탈이 어디에 오냐 했을 때, 14족 원소 컨덕션밴드 바로 아래 위치한다. 전기음성도가 오른쪽으로 가면 증가하고 에너지가 더 낮다. 15족원소는 14족 원소보다 에너지가 약간 낮아서 컨덕션 밴드보다 약간 낮은 곳에 위치하고 △E가 충분히 작아서 역위 가능해서 컨덕트 밴드 안에 채워질 수 있다. 작은 양의 전자가 들어가고(컨덕트 밴드는 빈 공간이여서?) 마음대로 돌아다닐 수 있는 mobile e이 되고, 전자에 의해 컨덕션이 된다. negative 캐리어이기 때문에 n-type 반도체라고 한다. 순수한 호스트는 n,p타입이 아니고 순수한 호스트에 불순물을 넣을 때 원자가 전자 하나 부족한 것을 불순물로 넣으면 p타입, 하나 더 많은걸 넣으면 n타입이 된다. 순수한 실리콘은 밴드갭이 1.1로 가시광선 빛이 흡수되는데 전기전도도는 10-6정도로 회로 구성할 때 높지 않다. 1 ppm의 As를 도핑하면 106개의 Ge당 1개 As가들어가는 것이고 그러면 1mol carrier가 아보가드로 수 x 10-6 개 만큼 생겨서 1mole에 1017만큼 생긴다. 이 값은 순수한 호스트에비해 훨씬 많은 캐리어 수가 생겨 전기전도도가 늘어난다. 그래서 회로에 쓸 수 있다. 불순물이 아주 미량 있어도 물성(물리적 성질, 전기전도도 등 )에 영향을 끼치기 때문에 반도체에는 순도가 아주 높아야 하고 텐 나인(99.9999999999), 트웰브 나인 등 순도가 ppb, ppt 수준의 순도가 되어야만 설계한 물성을 가질 수 있다. 순도를 얘기할 때 반도체 급이다 할 때는 ppb 이하로 순도가 높아야 한다.(불순물이 적어야 한다. )
Defect 반도체는 결함이 생겨서 나타는 경우이다. 예를 든 것은 Ni1-xO로 화학양론이 1:1로 들어있지 않고 1-x: 1로 들어있다. (x 값은 0.1이내) ←화학양론적으로 순수한 NiO 1:1인 것을 산소 있는 공기 중에서 800도로 가열하면 (기본적으로 니켈옥사이드는 Ni2+이다 )일부 니켈이 Ni2+에서 Ni3+으로산화되면서 Ni1-xO인 형태가 된다. 이들을 2+ 3+로 풀어쓰면 Ni2+1-3x Ni3+2xO 로 쓸 수 있다. (차지밸런스와 포뮬러 1-x가 맞아야한다.) 전자 하나 부족한 Ni3+가 Ni2+보다 상대적으로 파지티브하고 홀처럼 행동하므로 p-type이다. Ni3+에서 Ni2+로 파지티브홀이 이동하는데, 반대로 Ni2+에서 Ni3+로 전자가 이동한다. 니켈옥사이드 Ni2+, Ni3+로 배열되어 있으면 Ni2+에서 Ni3+로 전자가 이동하면 Ni2+, Ni3+가 서로 바뀌고 Ni2+가 전자를 줘서 Ni3+가 됐으니 또 옆에 있는 Ni2+가 전자를 줄 수 있다. 전자가 오른쪽으로 흘러간다면 홀의 방향은 왼쪽으로 향한다. 이런 식으로 불순물(defect)에 의한 전자를 전파하는 식으로 홉홉! 호핑을 해서 전기전도가 이루어져서 호핑 반도체라고 한다.
책에 있는 자료를 보면 밴드갭이 3.0 eV이상이면 부도체(insulator)라고 한다고 했는데 위 그림은 컨덕션 밴드와 밸런스밴드 에너지간격이 커서 부도체(a)가 되는 경우다. 밴드의 일부만 전자가 채워져(b) 있는 경우는 CB와 VB가 다 있고 둘 경계가 맞닿아 있으니 밴드갭이 0이 된다. 그래도 외부에서 볼티지가 걸리지 않거나 열에너지가 공급 안 되는 절대영도이면 (b)같은데 외부에서 에너지가 가해지면 밑에 있는 VB에 있는 전자들이 일부 CB로 이동하면서 아래쪽에는 홀이 생기고 위 쪽에는 전자가 생긴다. 이런 홀이나 전자가 캐리어가 돼서 돌아다니면서 전기 전도가 잘 일어난다.
(그림 7.15) 밴드가 만들어지는 것을 또 다르게 위 슬라이드처럼 나타낼 수 있다. Density of States(DOS)는 앞에서 밴드이론 볼 때 MO들이 오버랩 돼서 밴드를 만드는데, 오버랩이 가운데 부분은 서로 많이 돼서 state가 많아지고 양쪽 끝으로 가면 그 양이 적다. 어떤 분자냐에 따라서 atomic 오비탈이 어떻게 오버랩 되느냐 따라서 DOS곡선 포물선폼이 다르게 나타난다. 호모에서는 비롯된 것들은 전자가 채워져 있고 루모는 비어있고 그 둘 사이가 0보다 크면 부도체이고(a), 어떤 경우에는 부분적으로 전자가 채워진다면(b) VB, CB가 같이 있어서 밴드갭이 0으로 메탈이 된다. 또 비어있는 루모에서 만든 컨덕트 밴드와 채워진 밸런스 밴드가 겹치게(c) 되면 비어있는 밴드에도 같이 전자가 분포해야 하므로 일부만 채워지는 형태로 겹쳐지므로 Eg= 0 메탈이 된다.
(그림 7.16) 앞에서 외성 반도체 p,n 타입 등 봤고 불순물이 안 들어간 순수한 물질은 진성 고유 반도체라고 한다. EF라는 것은 페르미 에너지 준위라는 것이다. (a)절대 0도에서 VB는 100% 전자가 차있다. CB는 전자 없다. 전자를 발견할 확률이 50% 인 에너지 레벨이 EF이다. 상온에서는 열에너지에 의해서 밸런스 밴드 전자가 일부 올라가서 약하지만 홀과 전자가 생겼다. 불순물을 넣으면 n,p 타입이 있다. n 타입(b)에서는 반도체에서는 impurity의 atomic orbital 이 CB바로밑에 채워져 있는 형태로 존재한다. 빈 밴드와 filled 밴드 사이 EF이 온다. 상온에서는 filled에 있던 전자가 위로 거의 다 올라가서 홀과 전자가 많이 생기고 이 전자에 의해 전도도가 생기기 때문에 n 타입이 되는 것이다. p 타입(c)은 비어있는 Molecular orbital(or atomic orbital)과 밸런스 밴드 사이의 전자 발견할 확률이 50%인 EF가 생긴다. 간격이 좁아 전자가 올라가서 CB에 positive 홀이 생긴다. 이 홀로 전도가 생기므로 p 타입이 된다.
p타입 n타입이 전기전도도를 증가시켜 회로를 만들기도 하지만, p타입 n 타입을 합쳐서 다이오드를 만들 수 있다. 다이오드를 이용해서 회로에서 01 신호를 만들어 순방향 역방향을 만들고, 또 LED, 태양전지에서 pn접합으로 전기 생산하는 등 p-n junction이 사용된다. 위 그림(7.17)은 pn접합 밴드 에너지 다이어그램을 얘기하는데 (a)p타입 n 타입 접합을 시키면 평형상태에서 두 p와 n의 페르미 레벨이 같은 에너지어야 한다. 같은 에너지가 되려면 p타입은 VB에 가까우므로 전체적으로 올라가고, n 타입은 CB에 가까워서 내려와야 한다. 그래서 밴드 구부러지는 밴딩이 나타난다. (b) pn접합된 상태로 외부에서 플러그 볼티지가 p에 '+', n에 '-' 가 걸리면 n에 컨덕션 밴드에 있는 전자들이 +쪽인 밸런스밴드로 이동하고, 밸런스 밴드 p 타입에는 홀은+니까 -가 걸린 n타입으로 가게 된다. 그래서 전자와 홀의 흐름이 pn접합 경계면을 지나게 돼서 전류가 잘 흐르는 순방향(forward; 정방향)이 되는 것이다. (c) 반대로 p에 +. n에 -를 볼티지를 걸어주면 서로 가운데를 지나지 못하고 바깥으로 몰리게 된다. 양쪽 끝에 전자와 홀이 쌓이기만(빌드)만 하고 역방향(reverse)로 되므로 전류가 흐르지 않는 소자로 다이오드가 된다.
다르게 설명하면 그림 7.18처럼 (a)p에는 파지티브 홀이, n에는 네거티브 일렉트론이 있다. 그래서 (b)순방향 p에 플러스, n에 마이너스를 걸어줘야 n에 있는 네거티브 일렉트론이 p 쪽에 오고, p에 있는 파지티브 홀이 n 쪽으로 가서 가운데 경계면에서 접합을하면서 서로 상쇄되면서 전류 흐름이 생기는데, (c)역방향은 반대로 전하를 걸어주면 (p에 -, n에 +)양쪽으로 갈라지고 가운데에 서로 접합이 안되니까 전자나 홀이 지나가지 않아서 전류 흐름이 없다.
그림 7.19에서 광전지 효과를 보여준다. (a)는 빛의 감응하는 스위치로 광감응 스위치이고 (b)는 전기를 생산하는 것으로 광전지(태양전지)원리를 얘기한다. (a)에서 p,n 타입 접합해서 밴드 밴딩해서 이루어져 있고, 외부에서 볼티지를 p에 -를, n에 +를 걸어주면 역방향이므로 전류가 흐르지 않는다. pn junction 접합부에 빛이 쪼여지면 빛 에너지에 의해서 VB에 있는 전자가 위로 역위?역 stationary? 할 수 있는 에너지 간격이된다. 빛에의해서 역stationary??이 되면 VB전자가 위로 올라가고 그 자리에 홀이 만들어진다. 올라간 전자는 질량을 가지고 있어서 밴드에서 아래쪽으로 가라앉아서 +쪽으로 가고 홀은 질량이 없어서 떠올(float)라서 -쪽으로 간다. 캐리어, 즉 전류의 흐름이 생겼다. 빛이 없을 때는 역방향이었지만 빛이 쪼여지면 VB전자가 위로 가서 흐름이 생기고 VB에 있던 전자가 나가 생긴 홀이에도 흐름이 생겼다. 그래시 빛이 감응, 스위치가 된 것이다.
(b) 는 태양전지로 외부에서 어떤 applied voltage가 없는데 외부에서 빛이 쪼여져서 VB에 전자가 위로 올라가서 VB에 홀이 생겼다. 질량은 sink하고 홀은 float 해서 가고 외부에 도선을 연결해 주면 전자가 도선을 따라서 나오고, 전자의 흐름에 의해 p타입에 +가, n타입에 -가 나타나고 그 사이에 연결하면 전자와 전류의 흐름을 볼 수 있다. 즉, 볼티지(태양전지)가 만들어진다. (resulting voltage가만들어짐)
결정에서의 불완전성(imperfections) 이론적으로는 원자들이 규칙적으로 완벽하게 배열할 수 있을지 몰라도 실제 자연계에서는 아니다. 실제 결정은 완벽하지 못하고 어느 정도 결함이 일어난다. 결함도 정결함, 선결함, 면결함 등등 많다. 정결함에서 샷키(schottky)와 프랜캘 (Frenkel)결함으로 구분하기도 한다. 샷키는 일부 이온들이 그 물질에서 완전히 빠져나가버린, 미싱이 된 상태이고, 프랜켈은 일부 이온들이 물질 내에서 빈자리(interstitial sites; 성간 자리 td, oh를 보면 입자를 쌓다 보면 가운데 홀이 생기는 곳 )로 이동해서 생긴 결함이다.
샤키 결함의 예는 i) 양이온, 음이온이 있으면 같이 쌍으로 없어져야 차지 밸런스가 될 것이다. NaCl의 경우 작은 Na+가 있던 자리가 빠져나가면 음이온이 Cl-도 빠져나가서 생긴 빈자리이다. 또 다른 예로는 ii) 호스트 물질이 AgCl에 CdCl2가 도핑됐을 때 실버 이온 금속 자리의 Cd2+가 들어가면? 실버는 1가인데 카드뮴은 2가니까 카드뮴 1개가 실버 2개를 감당한다. 그럼 카드뮴이 들어갈 때 실버 있어야 하는 자리 하나가 빠져야 차지 밸런스가 된다. 이처럼 더 큰 차지의 불순물이 함유되는 것!
조절원자가(controlled valency)
앞에서 니켈옥사이드를 공기 조건 고온에서 가열하면 Ni1-xO( Ni2+1-3x Ni3+2xO )로 되는 것을 보았다. 리튬옥사이드를 도핑 하면 비슷하게 만들 수 있다. Lix만큼 도핑이 들어가면 Niiiix만큼 만들어진다. 리튬은 1가이기 때문에 리튬의 개수만큼 니켈 2가가 3화로 산화?,, 차지밸런스 때문에 전자 하나를 잃어야 하는 형태이다. 그래서 리튬으로 인해 니켈 2가, 3가가 섞인 mixed valence 화합물이고 리튬 도핑 시키는 양에 의해서 니켈의 산화 상태를 2+에서 3+로 조절할 수 있다. 그런 의미로 controlled valency라고 한다. 순수한 니켈옥사이드는 부도체로 전기가 통하지 않는데 리튬을 도핑시키면(도핑양에 따라 다르지만) 반도체가 된다. 리튬 도핑은 밴드에 직접 영향 주는 게 아니라 단지 니켈 일부를 2+에서 3+으로 산화시키는데 사용될 뿐이고, 전기전도는 니켈을 3가에 의해 생긴다. 파지티브 홀에 의한 전기전도가 일어나고 p 타입 반도체로 니켈 3+, 2+ 사이의 호핑 메커니즘으로 호핑 반도체가 된다. 색으로도 순수한 니켈은 가시광선을 다 반사시키는 형태로 담록색(pale green)이지만 리튬을 도핑시키면(니켈의 10%이내) 가시광선 영역 흡수해서 grey-black color가 된다.
니켈옥사이드가 Ni1-xO가 되면 비화학양론적 화합물이 되듯 이런류의 화합물이 다 비화학양론적화합물이다.
모두 전기전도도가 증가해 반도체, 금속이 되는 것은 아니다. 또 다른 예로써 모체에 열, 화학적 처리했을 때 Cu2-xS(0<x<0.33; 모체=CuI2S)가 있다.Cu2-xS 된 만큼 CuI이 CuII가 된 것 그러면 CuI2-2xCuIIxS가 된다. 왜냐면 포뮬러 밸런스로 (2-2x) + x = 2-x 가 된다. 또 차지 밸런스도 1가가 2-2x가 있고, 2가가 x 만큼 있을 때 +2가 되기 때문이다. 니켈옥사이드(2가&3가) 처럼 쿠퍼 1가, 2가 믹스드 밸런스 화합물이다. 순수한 것들 보다 전자 전달이나, 파지티브 홀 전달에 의해 전기 전도도가 좋아지는 것을 볼 수 있다. 이런 것들은 보통 1:1 정수비가 아니라 2-x, 1-x : 1 같은 비로 비화학양론적인 화합물이다.
고체 화합물에서 나오는 용어로 F-center(F= Farbe; color)가 있다. 색 중심(색 센터)이다. F 센터가 어떻게 나타내냐면 어떤 빈자리에 트랩된 전자가 차면, 트랩된 전자가 가시광선의 특정 빛을 흡수해서 보색에 대한 색을 띠게 된다. 이 트랩드 일랙트론이 가시광선의 빛을 일반적으로 그 에너지 대 오비탈들을 가지고 있어서 색을 흡수하고 보색을 띤다. F센터의 대표적인 예는 NaCl의 Na 도핑을 시키면 Na가 많아져서 Na1+δCl(0<δ<<1) 된다. Na가 추가로 들어오면 차지 밸런스가 되기 위해 빈자리에 전자가 들어와야한다.(일렉트라이드, 알칼라이드 등 8장에서 배울 것이다.) 전자가 원래 음이온이 있어야 할 빈자리에 채워진다. 이 트랩된 전자가 가시광선의 특정 파장을 흡수해서 보색을 띠는 것이 F센터가 있다고 말한다.
양자점(Quatum dots)이다. q LED같은 것도 있고, 화합물 반도체 InP, InAs가 있고, 처음 양자점 말 나온 게 CdS이다. 입자가 작아지면 quantum size effect 크기 효과가 나타나서 원래 물질들이 큰 벌크한 물질로 있을 때 일정한 밴드갭이 있어서 일정한 영역의 빛을 흡수했는데, 크기가 작아지면 밴드갭이 커진다. 배드 이론을 얘기할 때 독립된 분자의 경우 호모, 루모가 있고 이때 분자는 벌크하다. 분자들이 하나가 아니라 여러 개가 있어 오버랩되면 밴드가 되는 형태가 돼서 호모는 전자가 채워진 VB가 되고 루모는 빈 밴드로 CB가 된다. 벌크가 아닌 중간쯤에 있는 경우는 위 그림처럼 밴드갭이 커지게 되는 것이다. 중간 영역이 퀀텀 사이즈 이펙트가 나타나는 것이고, 이 영역이 퀀텀 닷이 되는 것이다. 이 영역(그림 동그라미)에서 입자가 밴드갭이 커진다. 표 7.4를 보면 입자가 반지름으로 얘기했을 때 21Å옹스트롱(2.1 나노미터)이고 아래로 갈수록 입자가 커지고 밴드갭이 작아지고 흡수하는 빛 에너지도 작아지고 파장은 길어진다. 그래서 CdS는 입자 크기에 따라서 흡수하는 빛의 파장이 달라지므로 내놓는 빛의 색이 달라진다. 색이 다른 퀀텀닷을 이용해서 QLED를 사용할 수 있다. CdS 뿐 아니라 다른 반도체 물질에서도 물론 물질에 따라서 입자 크기에 따른 퀀텀 사이즈 이펙트가 나타나는 변화 영역(퀀텀닷)이 다르지만 대부분 수 ~ 수십 나노미터사이즈(몇백Å 이하이다.)에서 나타난다. 무튼 입자가 커지면 에너지 간격은 줄어들고 흡수하거나 내놓는 빛의 파장대가 증가한다.
다음은 초전도체! 초전도현상(superconductivity)이다. 초전도체는 특정 온도가 critical temperature(Tc)로써 Tc이하에서는 전기 저항값이 0이 되는 물질이 초전도체 해당된다. Tc이상 일반 온도에서는 금속과 같은 온도에 따른 저항이 비례한다. 온도가 증가하면 금속 입자들의 열운동이 더 많아지고 이들이 전자 운동을 방해하는 형태로 전기 전도도는 낮아지고 저항이 늘어난다. 반도체의 경우 온도가 올라가면 저항이 작아지는즉, 전기 전도도가 좋아진다. 온도가 올라가면 캐리어 수가 늘어난다. 열에너지에 의해서 VB에 있는 전자가 CB로 올라가서 전자가 있던 곳에 홀이 생기고 CB로 간 모바일 한 전자 수가(전기 전달하는 캐리어)가 늘어나기 때문에 저항은 감소하고 전기 전도도는 늘어난다. 이게 반도체와 금속 도체를 구별하는 기준이 된다.
초전도체의 대표적인 예는 YBa2Cu3O7으로 1980년대에 나온 고온초전도체가 있다. 그전에는 초전도체 현상이 발견되고 이용했지만 수십K이내에 니오비움 메탈위주의 합금이었는데, 그들에 비해서 더 높은 온도에서 초전도체가 돼서 고온초전도체다. 여전히 상온에 비해서 낮은 온도지만 액체 질소인 77K이상의 온도에서 초전도현상이 나타나므로 응용가능성이 많이 높아졌다. 고온초전도체들은 쿠퍼옥사이드의 산화물 형태인데 앞에 희토류원소나 알칼리토금속이 들어가 있다. (반드시 알칼리 토금속이 들어갈 필요는 없고, 희토류는 이트륨 외에 다른 것들이 들어가 있는 것들도 있다.) 이것들이 초전도현상을 보이는 원리는 BCS이론 등 여러 가지 이론이 설명해 준다. 구리 산화물의 경우는 쿠퍼옥사이드로 만들어진 어떤 층이 있는데 이 층의 변동?(fluctuation)이 생겨 포논(phonon)이만들어지고 포논과 electron이 서로 인터렉션 해서 전자가 전달된다.
규소 산화물로 규산이온(silicates)배울 것이다. 가장 기본인 실리케이트는 SiO32-이고, 전기적으로 중성인 물질은 SiO2(silica)이다. 결정구조로 가장 안전한 실리카는 Quartz이고 결정구조에 따라 알파, 베타 쿼츠가 있다. 같은 SiO2인데 결정구조가 다름에 따라 cristobalite, 엄청 가는 fumed silica등 여러 실리카가 있다.
산소이온이 들어가면 여러 가지 실리케이트 이온이 만들어진다. 실리케이트 이온이 SiO32-가 따로 독립된 분자이온은 힘들고 연결이 돼서 1차원 사슬형태로 있거나, 6개로 연결돼서 고리형태(Si6O1812-), 고리가 또 연결돼서 사슬이 되는 형태(Si4O116-)로된다. 삼각형으로 표시했는데 Si가 있으면 위 그림처럼 n의 유닛을 만들고 결합해서 그렇고, SiO32-가 되는 것은 Si4+이고 (O2-)3이므로 2-가 되는 것이다. 이런 식으로 산화상태가 뭔지 알 수 있지만 화학식으로 어떤 사슬 구조를 가지고 있을지 알 수 없다. Si2O52-가 사슬 구조 & 그물 구조 다 가질 수 있는데 화학식만으로 알 수 없다. 또 SiO32-가 일자로 사슬폼 이룰 수 있고, 지그재그 폼 이룰 수 있다. 반복 단위 n은 Si의 수로 결정한다. 사각형, 육각형 가능하고 팔각형 고리가 사슬이 될 수도 있고, Si2O52-만 2차원 net(층) 구조가 된다. 물론 2차원 실리케이트가 3차원으로도 만들어질 수 있다.
2차원 실리케이트가 다른 알칼리 금속이나 알칼리토금속들을 만나면 또 다른 미네랄(mineral: 무기물)을 만들 수 있다. 2차원 실리케이트 층구조는 층을 따라 쉽게 박리될 수 있다. Mica(운모), Talc(활석)이라는 것들은 층구조(layer)의 실리카를 가진다. 물론 정확히 Si2O52-만있는게 아니지만.... 층구조의 어떤 실리케이트로 이루어진 것들이 있다. 한 예로 마그네슘 하이드록사이드가 같이 층을 이룬다.
7장 마지막! 제올라이트!!! Zeolites는 Alumino silicates이다. 실리케이트에 비해서 실리콘 일부가 알루미늄으로 치환된 것이다. 실리콘은 4가인데 알루미눔은 3가니까 차지밸런스 맞추기 위해서 알루미눔 들어온 만큼 소듐(항상 소듐은 아니다.)을 넣어 맞췄다. 알루미늄과 실리콘은 같이 산소와 골격을 이루고 어떤 빈자리가 있는데 그 자리에 소듐이 들어간다. 이때 소듐은 독립적으로 들어가는 게 아니라 수열 조건! 수용액에서 가열해서 물 분자와 결합한 수회 된 큰 이온으로 들어간다. 7.26그림에서 B자리에 들어간다. 수화된 상태에서 물을 빼면 소듐만 있어서 빈 공간이 생긴다. 이 빈 공간을 이용해서 다른 유기분자 등 통과시키거나 빈 공간에 지나가게 하는 size selective한 크기 선택성 촉매라든지... 빈 공간 표면적이 넓고, 촉매는 표면적이 넓어져야 활성 사이트가 많아지고 촉매 기능이 좋다. 알루미늄이 루이스 산이고, acid catalyst로써 쓰인다. 제올라이트가 주로 석유 분해할 때(가솔린으로 만들 때) 크래킹 카탈리스트로 쓰인다. 세제 빌드로 쓰이기도 하지만.... 아무튼 제올라이트가 소달라이트가 있는가 하며, 알파 케이지가 서로 어떻게 결합되어 있는가에 따라, 6개 결합한 제올라이트 Y, 4개 결합한 제올라이트 A가 있다. 린더A?라는 흡수제(건조제; drying agent)로 쓰이는 것도 있다. 제올라이트는 알루미노실리케이트이다! 실리콘 일부가 알루미늄으로 치환돼서 차지밸런스로 알칼리메탈이 수화된 상태로 같이 들어가고, 물이 빠지면 빈자리가 되고 오픈 프레임? structure으로 pole이 있어 촉매로 이용된다.