ドーパントとは何ですか？

ドーパントは、導電性を変化させる目的で結晶格子に追加される物質です。 この用語は、コンピューターチップの製造に使用されるシリコンおよびゲルマニウムウェーハにドーパントが添加されるチップ製造業界で最も広く使用されています。 ただし、一部の光学機器の製造に使用されるものを含む他の結晶格子もドープされています。 多くのドーパントは非常に有毒であり、化学物質を制御できない工場で広範囲に汚染を引き起こします。 たとえば、シリコンバレーはチップ製造の残骸でひどく汚染されています。

ドーパントは、結晶格子内の自由電子の数を変更することにより機能し、それにより導電性を高めます。 シリコンの例では、元素は通常、各原子が4つの隣接原子に結合する均一な結晶格子を形成します。 5つの結合電子を持つドーパントが導入されると、結果として自由電子が発生し、負電荷が発生します。 3つの結合電子を持つドーパントを導入して、格子にホールを作り、正電荷を作成することができます。

ホウ素、リン、アンチモン、ヒ素は、ドーパントの一般的な例です。 通常、シリコンウェーハはドーパントでコーティングされ、加熱されてドーパントとシリコン間の化学結合が促進されます。 ウェーハが冷却された後、原子は再配列されて、特にトランジスタやダイオードで使用するために分解できるより導電性の高いウェーハが生成されます。

ドーパントは基本的に、結晶マトリックス内の不純物を表します。 ドーパントには多くの用途があります。 たとえば、人工宝石にはドーパントが含まれているため、天然ではなく実験室で栽培されたものとして識別できます。 ドーピングプロセスを使用して、物質の屈折率を変更することもできます。これは、光学分野によっては有用です。 たとえば、固体レーザーには、ドープされた結晶「ホスト」が含まれます。

「ドーピング」という用語は、布でコーティングされた航空機に適用されるラッカーの種類を指すためにも使用されます。 ドープは皮膚を引き締め、保護を提供し、飛行中に皮膚が堅いままであることを保証します。 航空機のドープは非常に可燃性であり、非常に有毒です。これは、第二次世界大戦中にファブリックコーティングされた航空機が戦闘で使用されたときに大きな問題でした。 飛行機のドープは通常、染色されているので、適用されるとすぐに見えるようになり、飛行機を均一にコーティングします。