Dotierungsabhängige

Dotierungsabhängige Eigenschaften sind Merkmale eines Materials, die sich in Abhängigkeit von der Dotierung verändern. Im Kontext der Halbleiter beschreibt der Begriff die Abhängigkeit von Dotierkonzentration und Dotierungstyp (n-Typ durch Donoren, p-Typ durch Akzeptoren) auf elektrische, optische und strukturelle Eigenschaften.

Durch Dotierung werden Ladungsträger freigesetzt oder absorbiert, wodurch die Ladungsträgerdichte n und p bestimmt wird. Die elektrische Leitfähigkeit σ folgt allgemein σ ≈ q(μn n + μp p). Der Fermi-Niveau verschiebt sich in Richtung des Dotierungstyps. Mit wachsender Dotierung nimmt die Mobilität aufgrund der Streuung ionisierter Dotieratome ab; bei sehr hoher Dotierung können Degenerationseffekte auftreten, bis hin zur Bildung von Impurity-Bändern.

Für Bauteile wie PN-Übergänge, Dioden, Transistoren und Solarzellen hat die Dotierung direkten Einfluss auf Schwellenspannung, Leckstrom und Durchbruchspannung. Dotierprofile werden durch Diffusion oder Ionenimplantation geschaffen und durch Wärmebehandlung aktiviert oder rekombiniert; deren Profil beeinflusst Junction-Breiten, elektrische Felder und thus das Verhalten des Bauteils.

Auch in anderen Materialklassen wie organischen Halbleitern oder Perowskiten wird Dotierung eingesetzt, um den Leitwert zu steuern. Dotierungsabhängige Effekte zeigen sich dort unter anderem in der Ladungsträgermobilität, dem optischen Verhalten und der Stabilität des Materials. Herausforderungen bestehen in der Aktivierung der Dotanden, der Vermeidung von Kompensation, Limiten der Löslichkeit und der Ausprägung von Streuungseffekten bei hohen Dotierkonzentrationen.