Diamant, wieso Halbleiter?
Warum gilt der Diamant als Halbleiter obwohl sein Bandabstand realtiv groß ist??
2 Antworten
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.
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)