Dotierung

Dotierung bezeichnet die absichtliche Einführung von Verunreinigungen in ein Material, um dessen Eigenschaften gezielt zu verändern. In der Halbleitertechnik ist sie zentral: Durch Dotierung reiner Halbleiter wie Silizium oder Galliumarsenid wird die Konzentration freier Ladungsträger erhöht und damit die Leitfähigkeit gesteuert. Es entstehen n-Typ- und p-Typ-Dotierungen. Donatoren wie Phosphor, Arsen oder Antimon in Silizium liefern zusätzliche Elektronen; Akzeptoren wie Bor, Aluminium oder Gallium binden Elektronen und erzeugen mobile Löcher. Die Dotierung verschiebt das Fermi-Niveau im Material und beeinflusst damit das Verhalten von Bauelementen wie Dioden und Transistoren.

Gängige Methoden der Dotierung sind Diffusion, Ionenimplantation und epitaktische Wachstumsverfahren. Diffusion nutzt den Konzentrationsgradienten, Ionenimplantation ermöglicht eine räumlich gezielte Dotierung, und epitaktisches Wachstum erlaubt schichtweise dotierte Strukturen. Nach der Dotierung erfolgt oft eine Wärmebehandlung, um die Dotanden zu aktivieren und Defekte zu reparieren.

Anwendungen finden sich in Dioden, Transistoren, Solarzellen, LEDs, Sensoren sowie in der Magnet- und Optoelektronik, wo Dotierung gezielt Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Bandstruktur, Magnetismus oder Lichtabsorption beeinflusst. Außerhalb der Halbleitertechnik versteht man unter Dotierung allgemein die Einführung von Verunreinigungen in ein Material, um Eigenschaften wie Härte, Korrosionsbeständigkeit oder mechanische Festigkeit zu beeinflussen, wobei die Effekte stark vom jeweiligen System abhängen.