Vad är en dopant?

Ett dopmedel är ett ämne som tillsätts till ett kristallgitter i avsikt att ändra dess ledande egenskaper. Termen används mest inom chiptillverkningsindustrin, där dopämnen tillsätts till de kisel- och germaniumskivor som används vid tillverkning av datorchips. Andra kristallgitter inklusive de som används vid tillverkning av viss optisk utrustning är dock också dopade. Många dopämnen är extremt giftiga, vilket leder till omfattande föroreningar i fabriker som inte kan kontrollera sina kemikalier. Silicon Valley, till exempel, är kraftigt förorenad med rester av spåntillverkning.

Ett dopmedel fungerar genom att ändra antalet fria elektroner i ett kristallgitter, vilket gör det mer ledande. I exemplet med kisel bildar elementet vanligtvis ett enhetligt kristallgitter där varje atom binder till fyra grannar. När ett dopmedel med fem bindande elektroner introduceras, blir resultatet fria elektroner, vilket skapar en negativ laddning. Ett dopmedel med tre bindande elektroner kan införas för att göra hål i gittret, vilket skapar en positiv laddning.

Bor, fosfor, antimon och arsenik är några vanliga exempel på dopämnen. Vanligtvis beläggs en kiselskiva i dopningsmedlet och upphettas sedan för att uppmuntra kemisk bindning mellan dopningsmedlet och kislet. Efter att skivan har kylts kommer atomerna att ha omarrangerats för att ge en mer elektriskt ledande skiva som kan brytas upp för användning i bland annat transistorer och dioder.

Ett dopmedel representerar i grunden en förorening i en kristallmatris. Det finns många användningsområden för dopningsmedel; konstgjorda ädelstenar, till exempel, kan innehålla ett dopmedel så att de kan identifieras som laboratorieodlade snarare än naturliga. Dopningsprocessen kan också användas för att ändra ett ämnes brytningsindex, vilket är användbart inom vissa områden av optik. Solid state lasrar, till exempel, inkluderar en kristall ”värd” som har dopats.

Termen ”dopning” används också för att hänvisa till en typ av lack som appliceras på tygbelagda flygplan. Dopet stramar upp huden, ger skydd och ser till att huden förblir stel under flygningen. Flygplansdop är mycket brandfarligt och extremt giftigt, vilket var ett stort problem under andra världskriget, när tygbelagda flygplan användes i strid. Flygplansdope färgas vanligtvis så att det är lätt synligt när det appliceras, vilket säkerställer att det kommer att täcka flygplanet jämnt.