dopanttipitoisuus

Dopanttipitoisuus on puolijohteen kristallissa olevan dopantin atomin määrä tilavuusyksikköä kohti. Se määritellään yleensä cm^-3- yksikössä ja kuvaa, kuinka paljon dopanttia on lisätty kideverkkoon. Dopantit voivat toimia elektroneja luovina dopantteina (donorit) tai aukkoja aktiivisoivina dopantteina (ackeptorit). Donoreja aiheuttavat esimerkiksi pii-koneisessa tyypillisiä aineita kuten fosfori, arseni and antimon; acceptoreita bor, alumiini ja galium. N-tyypin dopattu puolijohde sisältää enemmän ioneja kuin neitsyt, p-tyyppi enemmän aukkoja.

Dopanttipitoisuus ilmenee usein Nd- ja Na-arvoina, ja ne määrittelevät tilan, jossa elektronien liikkuvuus ja johtavuus ovat hallitsevia. Tyypillisesti silikoniin liittyvissä laitteissa dopanttipitoisuudet vaihtelevat noin 10^15–10^18 cm^-3, ja joissain tapauksissa degeneraatiopaikoissa pitoisuudet voivat nousta 10^19–10^20 cm^-3. Sähköinen tulos riippuu sekä dopantin määrästä että aktivoitumisesta, joka vaatii usein lämpökäsittelyä.

Dopanttipitoisuus hallitaan erilaisin menetelmin, kuten ion implantationilla, diffuusion avulla tai epitaksiaalin kasvussa käytettävien dopanttien avulla. Dose ja Energie määräävät dopantin syvyysprofiilin; lämpökäsittely aktivoidaan dopanttien epätoivotun rikkomisen korjaamiseksi. Profilointi voi olla tasainen tai liukuva dopanttien pitoisuusjakauma.

Mittaaminen ja karakterisointi tapahtuvat muun muassa SIMS-analyysein, levittäytymisen vastusprofiilin (spreading resistance profiling) sekä Hall-muuntimen avulla, joka antaa sekä vallitsevan kanta- ja liikkuvuusarvon. Dopanttipitoisuuden tunteminen on keskeistä diodien, transistorien ja aurinkokennojen suorituskyvyn suunnittelussa sekä koko laitteen toiminnan varmistamisessa.

---