Che cos'è un dopante?
Un drogante è una sostanza che viene aggiunta a un reticolo cristallino con l'intenzione di modificarne le proprietà conduttive. Il termine è più ampiamente utilizzato nell'industria manifatturiera dei chip, in cui i droganti vengono aggiunti ai wafer di silicio e germanio utilizzati nella produzione di chip per computer. Tuttavia, vengono drogati anche altri reticoli cristallini, inclusi quelli utilizzati nella fabbricazione di alcune apparecchiature ottiche. Molti droganti sono estremamente tossici, portando a un inquinamento diffuso nelle fabbriche che non riescono a controllare i loro prodotti chimici. La Silicon Valley, ad esempio, è fortemente contaminata dai resti della produzione di chip.
Un drogante agisce modificando il numero di elettroni liberi in un reticolo cristallino, rendendolo così più conduttivo. Nell'esempio del silicio, l'elemento forma tipicamente un reticolo cristallino uniforme in cui ciascun atomo si lega a quattro vicini. Quando viene introdotto un drogante con cinque elettroni di legame, il risultato sono elettroni liberi che creano una carica negativa. Un drogante con tre elettroni di legame può essere introdotto per creare buchi nel reticolo, creando una carica positiva.
Il boro, il fosforo, l'antimonio e l'arsenico sono alcuni esempi comuni di droganti. Tipicamente, un wafer di silicio viene rivestito nel drogante e quindi riscaldato per incoraggiare il legame chimico tra il drogante e il silicio. Dopo che il wafer si è raffreddato, gli atomi si saranno riorganizzati per produrre un wafer più elettricamente conduttivo che può essere suddiviso per l'uso in transistor e diodi, tra le altre cose.
Un drogante rappresenta sostanzialmente un'impurità all'interno di una matrice cristallina. Vi sono numerosi usi per i droganti; le pietre preziose artificiali, ad esempio, possono includere un drogante in modo che possano essere identificate come coltivate in laboratorio piuttosto che naturali. Il processo di doping può anche essere utilizzato per modificare l'indice di rifrazione di una sostanza, utile in alcuni campi dell'ottica. I laser a stato solido, ad esempio, includono un "ospite" di cristallo che è stato drogato.
Il termine "doping" è anche usato per indicare un tipo di lacca che viene applicato agli aeromobili con rivestimento in tessuto. La droga stringe la pelle, fornendo protezione e garantendo che la pelle rimanga rigida durante il volo. La droga degli aerei è altamente infiammabile ed estremamente tossica, il che rappresentava un grosso problema durante la seconda guerra mondiale, quando in combattimento venivano usati velivoli con rivestimento in tessuto. La droga dell'aeroplano è solitamente tinta in modo che sia facilmente visibile mentre viene applicata, assicurando che ricoprirà uniformemente l'aereo.