Was ist ein Dotierstoff?
Ein Dotierstoff ist eine Substanz, die einem Kristallgitter zugesetzt wird, um seine Leitfähigkeitseigenschaften zu verändern. Der Begriff wird am häufigsten in der Chipherstellungsindustrie verwendet, wo den Silizium- und Germaniumwafern, die bei der Herstellung von Computerchips verwendet werden, Dotierungsmittel zugesetzt werden. Andere Kristallgitter, einschließlich derer, die bei der Herstellung einiger optischer Geräte verwendet werden, sind jedoch ebenfalls dotiert. Viele Dotierstoffe sind extrem giftig, was zu einer weit verbreiteten Verschmutzung in Fabriken führt, die ihre Chemikalien nicht kontrollieren können. Das Silicon Valley zum Beispiel ist stark mit den Resten der Chipherstellung kontaminiert.
Ein Dotierstoff verändert die Anzahl der freien Elektronen in einem Kristallgitter und macht es dadurch leitfähiger. In dem Beispiel von Silizium bildet das Element typischerweise ein gleichförmiges Kristallgitter, in dem sich jedes Atom an vier Nachbarn bindet. Wenn ein Dotierstoff mit fünf Bindungselektronen eingeführt wird, entstehen freie Elektronen, die eine negative Ladung erzeugen. Ein Dotierstoff mit drei Bindungselektronen kann eingeführt werden, um Löcher in dem Gitter zu erzeugen, wodurch eine positive Ladung erzeugt wird.
Bor, Phosphor, Antimon und Arsen sind einige gebräuchliche Beispiele für Dotierstoffe. Typischerweise wird ein Siliziumwafer in dem Dotierstoff beschichtet und dann erwärmt, um die chemische Bindung zwischen dem Dotierstoff und dem Silizium zu fördern. Nachdem der Wafer abgekühlt ist, haben sich die Atome neu angeordnet, um einen elektrisch leitfähigeren Wafer zu ergeben, der unter anderem zur Verwendung in Transistoren und Dioden zerbrochen werden kann.
Ein Dotierstoff repräsentiert grundsätzlich eine Verunreinigung innerhalb einer Kristallmatrix. Es gibt zahlreiche Verwendungen für Dotierstoffe; künstliche Edelsteine können zum Beispiel einen Dotierstoff enthalten, so dass sie als im Labor gezüchtet und nicht als natürlich identifiziert werden können. Der Dotierungsprozess kann auch verwendet werden, um den Brechungsindex einer Substanz zu ändern, was auf einigen Gebieten der Optik nützlich ist. Festkörperlaser enthalten beispielsweise einen dotierten Kristall- "Wirt".
Der Begriff "Dotierung" wird auch verwendet, um sich auf einen Lacktyp zu beziehen, der auf gewebebeschichtete Flugzeuge angewendet wird. Die Spinnlösung strafft die Haut, bietet Schutz und sorgt dafür, dass die Haut während des Fluges steif bleibt. Flugzeugschmierstoff ist leicht entflammbar und extrem giftig, was ein Hauptproblem während des Zweiten Weltkriegs war, als mit Stoff beschichtete Flugzeuge im Kampf eingesetzt wurden. Flugzeug-Spinnlösung wird normalerweise so eingefärbt, dass sie beim Auftragen gut sichtbar ist und das Flugzeug gleichmäßig bedeckt.