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n- und p-Dotierung

Zwei Aufgaben: die eingebauten Fremdatome im dotierten Kristall abzählen und die elektrische Neutralität des gesamten Materials verteidigen. Mit ausführlichem Lösungsweg zum genauen Nachvollziehen.

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Ein Wafer bekommt Phosphor

AFB I–II

In der Fertigung wird ein Siliziumwafer mit Phosphor dotiert. Das Verhältnis beträgt ein Phosphoratom auf \(10^{6}\) Siliziumatome. Ein untersuchter Bereich enthält \(2\cdot 10^{9}\) Siliziumatome. Silizium ist vierwertig, Phosphor fünfwertig.

  1. Stellen Sie dar, was beim Einbau eines Phosphoratoms in das Siliziumgitter geschieht.
  2. Bestätigen Sie durch Rechnung, dass dieser Bereich 2000 Phosphoratome enthält.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Gehe die vier Bindungen durch und frage dann: Was passiert mit dem fünften Elektron?„Darstellen“ verlangt eine geordnete, fachsprachliche Schilderung — kein Urteil.
Hinweis zu Aufgabe b)
Teile die Zahl der Siliziumatome durch das Dotierungsverhältnis. Bei Zehnerpotenzen genügt es, die Exponenten zu subtrahieren.