Mikä on Dopant?

Lisäaine on aine, joka lisätään kidehilaan tarkoituksena muuttaa sen johtavia ominaisuuksia. Termiä käytetään eniten sirunvalmistusteollisuudessa, jossa lisäaineita lisätään tietokonepiirien valmistuksessa käytettyihin pii- ja germaniumkiekkoihin. Myös muut kidehilat, mukaan lukien ne, joita käytetään joidenkin optisten laitteiden valmistuksessa, ovat kuitenkin seostettuja. Monet lisäaineet ovat erittäin myrkyllisiä, mikä johtaa laajaan saastumiseen tehtaissa, jotka eivät pysty hallitsemaan kemikaalejaan. Esimerkiksi Piilaakso on voimakkaasti saastunut sirunvalmistuksen jäännöksistä.

Lisäaine toimii muuttamalla vapaiden elektronien lukumäärää kidehilassa, mikä tekee siitä johtavamman. Piin esimerkissä elementti muodostaa tyypillisesti yhtenäisen kidehilan, jossa jokainen atomi sitoutuu neljään naapuriin. Kun lisätään lisäaine, jossa on viisi sidoselektronia, tuloksena on vapaita elektroneja, jolloin syntyy negatiivinen varaus. Lisäaine, jossa on kolme sidoselektronia, voidaan lisätä reikiin reikään, jolloin syntyy positiivinen varaus.

Boori, fosfori, antimoni ja arseeni ovat yleisiä esimerkkejä lisäaineista. Tyypillisesti piikiekko päällystetään lisäaineessa ja kuumennetaan sitten kemiallisen sidoksen lisäämiseksi lisäaineen ja piin välillä. Kun kiekko on jäähtynyt, atomit järjestyvät uudelleen, jolloin saadaan sähköä johtavampi kiekko, joka voidaan hajottaa käytettäväksi muun muassa transistoreissa ja diodeissa.

Lisäaine edustaa pohjimmiltaan epäpuhtautta kristallimatriisissa. Lisäaineille on lukuisia käyttötarkoituksia; esimerkiksi keinotekoiset jalokivet voivat sisältää lisäainetta, jotta ne voidaan tunnistaa laboratoriossa kasvatetuiksi eikä luonnollisiksi. Dopingprosessia voidaan käyttää myös aineen taitekerroimen muuttamiseen, mikä on hyödyllistä joillakin optiikan aloilla. Esimerkiksi SSD -laserit sisältävät kiteisen “isännän”, joka on seostettu.

Termiä “doping” käytetään myös viittaamaan lakatyyppiin, jota levitetään kankaalla päällystettyihin lentokoneisiin. Dope kiristää ihoa, suojaa ja varmistaa, että iho pysyy jäykänä lennon aikana. Lentokoneen doping on erittäin helposti syttyvää ja erittäin myrkyllistä, mikä oli suuri ongelma toisen maailmansodan aikana, kun kankaalla päällystettyjä lentokoneita käytettiin taistelussa. Lentokoneen värjäys on yleensä värjätty niin, että se näkyy helposti levitettäessä, mikä varmistaa, että se peittää lentokoneen tasaisesti.