Kann man Metalle dotieren?

jobobbel · Anmeldungsdatum: 05.07.2012 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo! Der Titel sagt es eigentlich... Ich möchte wissen, ob man Metalle (Wenn ja, welche, alle? Legierungen?) permanent mit Ladungen (egal ob positiv oder negativ) dotieren kann. Beispiel: Zwei Metallplatten werden also (an der Oberfläche?) mit Elektronen oder Löchern dotiert. Legt man die Platten aufeinander, müsste die obere über der unteren schweben? Kann man ein Gewicht darauf legen, ohne dass sich die Platten berühren? Wäre das Gewicht abhängig von der Stärke der Dotierung? Wie würde das dotieren praktisch vor sich gehen gehen? Danke im Voraus!

Meine Ideen:
Das Prinzip der Dotierung gibt es doch in der Halbleitertechnik, Elektronen oder Löcher werden mit Elektronenstrahl oder 'Ioneneinsickern' in das Halbleitermaterial gebracht. Halbleiter und Metalle müssten doch vergleichbare Gitterstrukturen haben? Wenn die Oberfläche eines Metalls so behandelt würde, müssten sich doch gleiche Ladungen abstoßen und verhindern, dass sich die Platten berühren? Im Halbleiter ist der Vorgang ja wohl permanent, im Metall auch??

PhimalDaumen · Anmeldungsdatum: 23.04.2012 Beiträge: 67

Du kannst Atome dotieren, aber nicht Ladungen.

"Eine Dotierung oder das Dotieren (von lateinisch dotare, ,ausstatten‘) bezeichnet in der Halbleitertechnik das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder ins Grundmaterial eines integrierten Schaltkreises."

jobobbel · Anmeldungsdatum: 05.07.2012 Beiträge: 2

Ich dotiere also Atome. Aber durch die Dotierung wird Elektronenüberschuss, bzw 'Unterschuss' im Material erzeugt, was dann doch negativer, bzw. positiver Ladung entspricht?

BerniO1986 · Anmeldungsdatum: 01.05.2012 Beiträge: 89

Nehmen wir als Beispiel Silizium. Das Silizium kann vier Bindungen zu seinen Nachbaratomen aufbauen. Der Kristall ist makroskopisch neutral.

Nun bauen wir z.B. Gallium in den Kristall ein. Gallium kann nur drei Bindungen zu seinen Nachbarn eingehen. Im Si-Kristall bindet Gallium dadurch nur noch an drei Silizium-Atome. Das vierte Si-Atom kann nämlich nicht an das Ga binden (da zu wenig Elektronen für eine Bindung). Es fehlt nun ein Elektron für eine Bindung. Dies nennt man ein Elektronenloch. Oder eben p-dotiert.

Wir können auch z.B. mit Antimon dotieren. Antimon ist 5-wertig, dadurch kann es fünf Bindungen mit seinen Nachbarn eingehen. Silizium kann aber nur vier Bindungen ausbilden. Dadurch bleibt ein Elektron des Antimons übrig. Dies nennt man nun Elektronenüberschuss oder n-Dotierung.

In beiden Fällen wurden künstlich Stellen mit freien Ladungsträgern eingebaut. Makroskopisch aber ändert sich nichts an der Gesamtladung. Es sind immer gleich viele Elektronen wie Protonen im System. Sie können sich aber nun einfacher im Kristall bewegen, da sie nicht zur Bindung beitragen müssen.

Wenn man aber einen einfachen pn-Übergang betrachtet, wandern die Elektronen aus dem n-dotierten in die Löcher des p-dotierten Bereichs. Da der p-dotierte Bereich zuvor neutral war, wird er nun negativ geladen und vice versa der n-dotierte Bereich.