„Störstelle“ – Versionsunterschied
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Als '''Störstelle''' wird in der [[Festkörperphysik]] und [[Werkstoffwissenschaft]] ein [[Substitution (Mineralogie)|Substitution]]satom (nulldimensionale [[Gitterfehler]]) in einem hochreinen [[Kristall]] bezeichnet, das heißt, sie sind eine Störung der regulären [[Kristallgitter]]struktur. |
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In der [[Halbleitertechnologie]] sind Fremdatome mit anderer [[Wertigkeit (Chemie)|Wertigkeit]], beispielsweise [[Bor]] oder [[Phosphor]] für [[Silicium]]-Kristalle, technisch interessante Störstellen. Das gezielte Einbringen von Fremdatome wird als [[Dotierung]] bezeichnet. Übliche Konzentrationen bewegen sich dabei im Bereich von 10<sup>14</sup> bis 10<sup>17</sup> cm<sup>−3</sup> (die Konzentration der Si-Atome selbst beträgt 5·10<sup>22</sup> cm<sup>−3</sup>). Durch die relativ niedrigen Konzentrationen werden (auf den gesamten Kristall gesehen) die chemischen und kristallographischen Eigenschaften nur unwesentlich verändert. |
In der [[Halbleitertechnologie]] sind Fremdatome mit anderer [[Wertigkeit (Chemie)|Wertigkeit]], beispielsweise [[Bor]] oder [[Phosphor]] für [[Silicium]]-Kristalle, technisch interessante Störstellen. Das gezielte Einbringen von Fremdatome wird als [[Dotierung]] bezeichnet. Übliche Konzentrationen bewegen sich dabei im Bereich von 10<sup>14</sup> bis 10<sup>17</sup> cm<sup>−3</sup> (die Konzentration der Si-Atome selbst beträgt 5·10<sup>22</sup> cm<sup>−3</sup>). Durch die relativ niedrigen Konzentrationen werden (auf den gesamten Kristall gesehen) die chemischen und kristallographischen Eigenschaften nur unwesentlich verändert. |
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Elektrisch haben diese Störstellen (anderer Wertigkeit) jedoch große Bedeutung. Sie erzeugen sogenannte Haftstellen (engl. ''traps''), ortsgebundenen [[Energieniveau]]s im Bereich der [[Energielücke]] (Bandlücke) von [[Halbleiter]]n, also nicht von Elektronen besetzbaren Energiebereich zwischen dem [[Valenzband |Valenz-]] und [[Leitungsband]]. Auf diese Weise kann das Leitungsverhalten der Halbleiter gezielt beeinflusst werden, denn durch die energetischen Zwischenniveaus können Elektronen auch bei niedrigen Temperaturen leichter vom Valenzband in das Leitungsband angeregt werden, da der energetische Abstand der Zwischen stelle deutlich geringer ist als die Bandlücke. Dadurch sind mehr Ladungsträger im Leitungsband und der Halbleiter besitz eine höhere [[elektrische Leitfähigkeit]], den zugehörigen Mechnanismus bezeichnet man als [[Störstellenleitung]] – im Gegensatz dazu steht die [[Eigenleitung]] von intrinsischen (reinen) Halbleitern bei höheren Temperaturen. |
Elektrisch haben diese Störstellen (anderer Wertigkeit) jedoch große Bedeutung. Sie erzeugen sogenannte Haftstellen (engl. ''traps''), ortsgebundenen [[Energieniveau]]s im Bereich der [[Energielücke]] (Bandlücke) von [[Halbleiter]]n, also nicht von Elektronen besetzbaren Energiebereich zwischen dem [[Valenzband |Valenz-]] und [[Leitungsband]]. Auf diese Weise kann das Leitungsverhalten der Halbleiter gezielt beeinflusst werden, denn durch die energetischen Zwischenniveaus können Elektronen auch bei niedrigen Temperaturen leichter vom Valenzband in das Leitungsband angeregt werden, da der energetische Abstand der Zwischen stelle deutlich geringer ist als die Bandlücke. Dadurch sind mehr Ladungsträger im Leitungsband und der Halbleiter besitz eine höhere [[elektrische Leitfähigkeit]], den zugehörigen Mechnanismus bezeichnet man als [[Störstellenleitung]] – im Gegensatz dazu steht die [[Eigenleitung]] von intrinsischen (reinen) Halbleitern bei höheren Temperaturen. |
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== Literatur == |
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*{{Literatur|Autor=Frank Thuselt|Titel=Physik der Halbleiterbauelemente: Einführendes Lehrbuch für Ingenieure und Physiker|Verlag=Springer| Ort= Berlin|ISBN= 3-540-22316-9|Jahr=2004}} |
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*{{Literatur|Autor=Werner Schatt, Hartmut Worch|Titel=Werkstoffwissenschaft|Verlag=Wiley-VCH|ISBN=3-527-30535-1|Auflage=9.|Jahr=2003}} |
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Version vom 29. März 2009, 19:08 Uhr
Als Störstelle wird in der Festkörperphysik und Werkstoffwissenschaft ein Substitutionsatom (nulldimensionale Gitterfehler) in einem hochreinen Kristall bezeichnet, das heißt, sie sind eine Störung der regulären Kristallgitterstruktur.
Anwendung
In der Halbleitertechnologie sind Fremdatome mit anderer Wertigkeit, beispielsweise Bor oder Phosphor für Silicium-Kristalle, technisch interessante Störstellen. Das gezielte Einbringen von Fremdatome wird als Dotierung bezeichnet. Übliche Konzentrationen bewegen sich dabei im Bereich von 1014 bis 1017 cm−3 (die Konzentration der Si-Atome selbst beträgt 5·1022 cm−3). Durch die relativ niedrigen Konzentrationen werden (auf den gesamten Kristall gesehen) die chemischen und kristallographischen Eigenschaften nur unwesentlich verändert. Elektrisch haben diese Störstellen (anderer Wertigkeit) jedoch große Bedeutung. Sie erzeugen sogenannte Haftstellen (engl. traps), ortsgebundenen Energieniveaus im Bereich der Energielücke (Bandlücke) von Halbleitern, also nicht von Elektronen besetzbaren Energiebereich zwischen dem Valenz- und Leitungsband. Auf diese Weise kann das Leitungsverhalten der Halbleiter gezielt beeinflusst werden, denn durch die energetischen Zwischenniveaus können Elektronen auch bei niedrigen Temperaturen leichter vom Valenzband in das Leitungsband angeregt werden, da der energetische Abstand der Zwischen stelle deutlich geringer ist als die Bandlücke. Dadurch sind mehr Ladungsträger im Leitungsband und der Halbleiter besitz eine höhere elektrische Leitfähigkeit, den zugehörigen Mechnanismus bezeichnet man als Störstellenleitung – im Gegensatz dazu steht die Eigenleitung von intrinsischen (reinen) Halbleitern bei höheren Temperaturen.
Literatur
- Frank Thuselt: Physik der Halbleiterbauelemente: Einführendes Lehrbuch für Ingenieure und Physiker. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-540-22316-9.
- Werner Schatt, Hartmut Worch: Werkstoffwissenschaft. 9. Auflage. Wiley-VCH, 2003, ISBN 3-527-30535-1.