Frage von Mohamed95, 104

Diamant, wieso Halbleiter?

Warum gilt der Diamant als Halbleiter obwohl sein Bandabstand realtiv groß ist??

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von indiachinacook, Community-Experte für Chemie, 68

Diamant ist ein Isolator. Das ist genau das, was man angesichts seiner Struktur erwartet: Die Bindungen sind kovalent und stark, die antibindenden Orbitale liegen sehr hoch, und auch die Verbreiterung zu Bändern bringt sie einander nicht genug nahe.

Das gilt zumindest für reine Diamanten, die nur aus Kohlen­stoff bestehen. Aller­dings hält die Natur nicht viel von „rein“, und natür­lich ge­bildete (oder auch industriell her­gestellte) Diamanten enthalten immer irgend­welche Ver­unreini­gun­gen, z.B. Stick­stoff. An den Isolator­eigenschaf­ten ändert das nicht viel.

Mit mindestens einer Ausnahme: Diamanten bit Bor-Verunreinigung kommen natürlich vor und sind Halb­leiter. Das Bor-Atom hat ja ein Elektron weniger als das C-Atom, das erzeugt „Löcher“, und darum entsteht ein p-Halb­leiter. Künst­lich kann man auch n-halb­leiten­de Diamanten her­stellen (Dotierung mit Phos­phor), und dann aus beiden Typen Schalt­kreise bauen.

Diamant hat einige sehr nette Eigenschaften, die dem Silicium fehlen (Härte, Temperatur­beständig­keit und vor allem thermische Leit­fähig­keit), deshalb erhoffen sich manche Leute einen Performance-Gewinn it Diamant-Dioden.

Kommentar von Mohamed95 ,

Ah.. Aufgrund der dotierung, danke! 

Antwort
von PWolff, 52

siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiter#Physikalische_Grundlagen

Wegen der großen Bandlücke, die im undotierten Zustand fast keine Leitfähigkeit bei Raumtemperatur zulässt, wird Diamant normalerweise ein Nichtleiter genannt.

Aber weil Diamant ein kovalent gebundener Kristall ist und seine Leitfähigkeit bei höherer Temperatur steigt, wie es für Halbleiter typisch ist, zählt man Diamant auch zu den Halbleitern.

(Übrigens zählt man Chromdioxid - eins der Materialien, das man früher für Tonbandkassetten verwendet hat - aus einem entsprechenden Grund auch zu den Metallen)

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