Dópolás forrásának megtekintése

A '''dópolás''' (magyar szakkifejezéssel ritkábban ''szennyezés'') a [[félvezető]]iparban és -kutatásban gyakran alkalmazott eljárás, mely során a félvezető anyagokba szándékosan juttatott szennyezőkkel befolyásolják azok fizikai, főként elektromos jellemzőit.

A dópolással megváltoztatott jellemzőkkel bíró félvezetőket '''extrinszik félvezetőknek''', míg a dópolatlan félvezetőket ''[[Intrinszik félvezető|intrinszik]]'', vagy másképpen ''tiszta félvezetőknek'' nevezzük.

Mérsékelt dópolás hatására a félvezető [[sávszerkezet]]e kisebb mértékben módosul, de a [[tiltott sáv]]ban megjelenő donor ill. akceptor nívók jelentősen változtathatják az elektromos vezetési mechanizmust és a töltéshordozó-koncentrációt. Erős dópolás hatására (ha a félvezetőbe nagy mennyiségű dópoló atom épül be) a félvezető sávszerkezetében jelentősebb változások történhetnek. Az olyan félvezetőt, mely például erős dópolás hatására vezetési jellegét tekintve inkább a fémes vezetőkhöz hasonlít, ''degenerált'' félvezetőnek nevezzük. A szennyezők koncentrációja az intrinszik anyaghoz képest általában még erős dópolás esetén is igen kicsi.

== Története ==
Tapasztalati megfigyelések már régóta rendelkezésre állnak a dópolás egyes hatásairól, melyeket rádiódetektorok és szelén egyenirányítók készítésekor már figyelembe vettek. A dópolás, mint tervezett szennyezés eljárását később [[John Robert Woodyard]] dolgozta ki a második világháború alatt folytatott [[Rádiólokátor|radar]] fejlesztéssel kapcsolatos kutatásai során.<ref><span>[//www.google.com/patents/US2530110 U.S. Patent 2,530,110]</span> filed, 1944, granted 1950</ref><ref><span class="citation news">[http://content.cdlib.org/view?docId=hb4d5nb20m&doc.view=frames&chunk.id=div00182&toc.depth=1&toc.id=&brand=calisphere "John Robert Woodyard, Electrical Engineering: Berkeley"]. </span></ref> A [[Bell Labs]] intézet kutatói, [[Gordon K. Teal]] és [[Morgan Sparks]] szintén jelentős eredményeket ért el.<ref>Sparks, Morgan and Teal, Gordon K. "Method of Making P-N Junctions in Semiconductor Materials", <span>[//www.google.com/patents/US2631356 U.S. Patent 2,631,356]</span> (Filed June 15, 1950.</ref>

{{Csonk-szakasz}}

== Hatásai ==
Már alacsony szennyezőkoncentráció is nagy hatással lehet a félvezető elektromos jellemzőire. Ha a szennyezők koncentrációja a tömbi anyag atomjaihoz képest százmilliomod résznyi, akkor ''alacsony dópolási szintről'' beszélünk, ha viszont a szennyezők aránya tízezred résznyi, akkor at mondjuk, hogy az anyag ''erősen dópolt''. A dópolási szint jelölése a megfelelő típus betűjele melletti + és - jellel történik, pl. p-, n++, stb.

=== Töltéshordozó-koncentráció ===
A dópolás során szennyezőket juttatnak az anyagba, melyek mennyisége hatással van az anyag elektromos jellemzőire. Ezek közül a legfontosabb hatás, ami gyakran a dópolás legfontosabb célja is, hogy az anyagban megváltozik a töltéshordozók koncentrációja. Intrinsic félvezetőben termikus egyensúlyban az elektronok és az elektronlyukak száma megegyezik:

:<math>n = p = n_i.\ </math>

Egy gyengén dópolt félvezetőben, termikus egyensúly esetén az alábbi összefüggés érvényes:
: <math>n_0 \cdot p_0 = n_i^2\ </math>,
ahol ''n<sub>0</sub>'' a vezető elektronok, ''p<sub>0</sub>'' az elektronlyukak koncentrációja és ''n<sub>i</sub>'' az anyag intrinszik töltéshordozó-koncentrációja. Ez utóbbi függ az anyagi minőségtől és a hőmérséklettől, például szilícium esetén ''n<sub>i</sub>'' értéke 300 K-en, (szobahőmérsékleten) hozzávetőlegesen 1,08×10<sup>10</sup>&nbsp;cm<sup>−3</sup>.<ref><span class="citation journal">A.B Sproul, M.A Green (1991). </span></ref>

A szennyezők koncentrációjának emelésével általában nő a vezetőképesség, mivel nő azon töltéshordozók száma, melyek a vezetésben részt vehetnek. Szélsőséges mértékben dópolt (degenerált) félvezetők vezetési jellegüket tekintve már a fémekét közelíthetik meg, melyet egyes integrált áramkörökben ki is használnak, amikor fémek helyett ilyen erősen dópolt félvezetőket alkalmaznak. A félvezetők dópolási szintjének jelzésére bevett jelölés a dópolási típus betűjele feletti plusz- vagy mínuszjel, például ''n<sup>+</sup>'' jelölhet egy n típusú, erősen dópolt, illetve degenerált félvezetőt. Hasonlóképpen ''p<sup>−</sup>'' jelölhet p típusú, gyengén dópolt félvezetőt.

A félvezetők dópolásakor a szennyezők koncentrációja még erős dópolásnál is jelentősen elmarad az intrinszik összetevőkétől. A kristályos szilíciumban az atomsűrűség nagyjából 5×10<sup>22</sup> atom/cm³, míg bennük a tipikus dópolási koncentráció általában 10<sup>13</sup>&nbsp;cm<sup>−3</sup> to 10<sup>18</sup>&nbsp;cm<sup>−3</sup> körül alakul. Szilícium esetén szobahőmérsékleten jellemzően a 10<sup>18</sup> cm<sup>−3</sup> feletti dópolási szintek hoznak létre degenerált félvezetőt, ekkor a szennyezők aránya egy 1/1000 nagyságrendjébe esik. Gyengén dópolt szilíciumban ugyanez az arány tipikusan 1/1000000000 körül van. A dópolás mértékének változtatásával a félvezető tulajdonságok széles skálán változtathatók.

=== A sávszerkezet módosítása dópolással ===
[[Fájl:PN_band.gif|right|thumb|500x500px|
Nyitóirányban előfeszített [[p-n átmenet]] [[sávdiagram]]ja, melyen látható a [[kiürített tartomány]] leszűkülése. Mind a p, mind az n tartomány dópolási koncentrációja 1×10<sup>15</sup>/cm³, ami köztük nagyjából 0.59 V feszültségkülönbséget okoz. ]]
A dópolás során a félvezetőbe juttatott szennyezők megengedett energiaszinteket alakítanak ki a tiltott sáv belsejében. A szennyezőket aszerint kategorizálják, hogy mely sávhoz vannak közel ezek az új állapotok. Donor állapotoknak nevezzük azokat az állapotokat, melyek a vezetési sáv alja közelében alakulnak ki és az ilyen állapotokat kialakító szennyezőket donor típusú szennyezőknek nevezzük. Hasonlóképpen, ha egy szennyező a vezetési sáv közepén alakít ki új állapotokat, akkor a szennyezőt akceptor szennyezőnek, az új állapotokat akceptor állapotoknak nevezzük. Az akceptor és donor állapotok energiaszintjére szokásos még a donor nívó és akceptor nívó elnevezéseket használni. Ezen energiaszintek és a hozzájuk közel eső sáv energiakülönbségét a dópolási nívó kötési energiájának nevezzük. Ez az ''E<sub>B</sub>'' energia jellemzően kicsi a tiltott sávhoz képest. Például bórral szennyezett szilícium esetén ez az energia 0,045 eV, mely a tiltott sáv 1,12 eV szélességéhez képest elég kicsi. Az ''E<sub>B</sub>'' kötési energia általában olyan kicsi, hogy szobahőmérsékleten létrejöhet a szennyező atomok termikus ionizációja, ami során szabad töltéshordozók jelennek meg a vezetési- vagy vegyértéksávban.

A szennyezők másik fontos hatása a sávok eltolása a [[Fermi-szint]]hez képest. A dópolás hatására a Fermi-szint közeledni fog ahhoz a sávhoz, mely közelében nagy koncentrációjú dópolással donor vagy akceptor nívót hozunk létre. Mivel termikus egyensúlyban egy rendszer minden pontján azonos a Fermi-szint, így például különféle módon dópolt rétegek egymásra helyezésével az egyes rétegek sávszerkezetében [[sávelhajlás]] jön létre, melynek sokféle elektromos alkalmazása van. Alapvető példa a p-n átmenet, melyben a kiürített tartományt az alakítja ki, hogy az egymás mellett kontaktusba hozott p és t tartományok között a Fermi-szint kiegyenlítődik, mely úgy lehetséges, ha a kontaktus közelében a két tartomány energiasávjai elhajlanak. A rétegszerkezetek sávelhajlásainak szokásos ábrázolása a sávdiagram, mely általában a vezetési és vegyértéksávok széleit, illetve a donor és akceptor nívókat mutatja valamilyen térbeli koordináta (gyakran a rétegszerkezet felületeire merőleges irány) függvényében. Gyakran érdemes az ábrán jelölni az egyensúlyi Fermi-szintet és a dópolás nélkül érvényes ''E<sub>i</sub>'' intrinszik Fermi-szintet is. Sávdiagramok segítségével sok félvezető eszköz működése könnyen szemléltethető.

=== Összefüggés a töltéshordozó-koncentrációval ===
Kis dópolási koncentráció esetén az energiaállapotokon kevés elektron vagy elektronlyuk található. Így leírásuk egyszerű összefüggésekkel lehetséges anélkül, hogy a [[Maxwell–Boltzmann-eloszlás]]t írnánk fel rájuk (ami végső soron a [[Pauli-elv|Pauli-féle kizárási elv]] következménye):
:<math>n_e = N_{\rm C}(T) \exp((E_{\rm F} - E_{\rm C})/kT), \quad n_h = N_{\rm V}(T) \exp((E_{\rm V} - E_{\rm F})/kT),</math>
''ahol ''<span class="texhtml ">''E''<sub>F</sub></span> a Fermi-szint, <span class="texhtml ">''E''<sub>C</sub></span> a vezetési sáv minimuma és <span class="texhtml ">''E''<sub>V</sub></span> a vegyértéksáv maximuma. Az intrinszik töltéshordozó-koncentráció:<ref name="green"><span class="citation journal">Green, M. A. (1990). </span></ref>
:<math>n_i^2 = n_h n_e = N_{\rm V}(T) N_{\rm C}(T) \exp((E_{\rm V}-E_{\rm C})/kT),</math>
mely összefüggés a dópolástól nem változik, mivel <span class="texhtml ">''E''<sub>C</sub> - ''E''<sub>V</sub></span> (a tiltott sáv szélessége) nem függ a dópolástól.

A koncentrációk tehát megadhatók:
:<math>N_{\rm C}(T) = 2(2\pi m_e^* kT/h^2)^{3/2} \quad N_{\rm V}(T) = 2(2\pi m_v^* kT/h^2)^{3/2}.</math>
ahol <span class="texhtml ">''m''<sub>''e''</sub><sup>*</sup></span> és <span class="texhtml ">''m''<sub>''h''</sub><sup>*</sup></span> rendre az elektronok és a lyukak effektív tömege, melyek a hőmérséklettől jelen közelítésben függetlennek tekinthetőek.<ref name="green"/>

=== Töltéskompenzáció ===
Általános esetben egy félvezetőben sokféle szennyező lehet jelen, melyek egy része donor, másik része akceptor jellegű. Ha a donor és akceptor szennyezőkből származó töltéshordozók száma megegyezik, akkor az összes donoroktól származó elektron az akceptoroknál hiányzó elektronokat fogja kompenzálni, azaz sem elektron, sem lyuk jellegű szabad töltéshordozók nem lesznek az anyagban. Ezt a jelenséget nevezzük töltéskompenzációnak. Ha jelen vannak donor és akceptor szennyezők is, de számuk nem azonos, akkor részleges kompenzációról beszélünk. Egymást követő dópolásokkal elérhető, hogy egyazon anyagban különböző tartományok különböző dópolási jellegűek és erősségűek legyenek, mely eljárást sok félvezető eszközben alkalmaznak.<ref>Alan Hastings - The Art of Analog Layout, 2nd ed (2005, {{ISBN|0131464108}})</ref>

Bár a dópolási jelleg n-ből p-be és vissza fordítható újabb és újabb dópolási lépésekkel (ugyanis ez az elektron és lyuk típusú töltéshordozók számának különbségétől függ), de fontos következmény, hogy a [[Elektron mobilitás|töltéshordozó mobilitás]] eközben egyre csökken, ugyanis az nem a donor és akceptor ionok számának különbségétől függ, hanem ezek össz számával van összefüggésben.

=== A dópolás hatása a mágneses jellemzőkre ===
Az úgynevezett mágneses dópolással kapcsolatos kutatások rámutattak, hogy bizonyos dópolási folyamatok olyan jellemzőkre is hatással lehetnek, mint az anyag hőkapacitása, mely a mágneses jellemzőkkel kapcsolatban áll.<ref>{{cite journal|last=Hogan|first=C. Michael|year=1969|title=Density of States of an Insulating Ferromagnetic Alloy|journal=[[Physical Review]]|publisher=[[Amerikai Fizikai Társaság]]|volume=188|issue=2|pages=870–874|doi=10.1103/physrev.188.870|accessdate=2017-05-08}}</ref><ref>{{cite journal|last=Zhang|first=X. Y.|year=1985|title=Spin-wave-related period doublings and chaos under transverse pumping|journal=[[Physical Review A]]|publisher=[[Amerikai Fizikai Társaság]]|volume=32|issue=4|pages=2530–2533|doi=10.1103/physreva.32.2530|accessdate=2017-05-08|last2=Suhl|first2=H.}}</ref>

== Eljárásai ==

=== Gőzfázisú dópolás ===
Az n típusú félvezetők előállításának egyik lehetséges módja a gőzfázisú epitaxia. Ekkor a negatív szennyezőket tartalmazó gáz átáramoltatása juttatja a félvezetőbe a szennyezőket. Például GaAs dópolása esetén hidrogén-szulfidot áramoltatnak át a félvezetőn, amitől a kén beépül a félvezető szerkezetébe.<ref name="Schubert"><span class="citation book">Schubert, E. F. (2005). </span></ref> A gyakorlatban gyakran van szükség arra, hogy a félvezetőnek csak egy vékony tartománya legyen dópolt.<ref name="Deen"><span class="citation book">Deen, William M. (1998). </span></ref> 

=== Dópolás a szelet gyártásakor ===
Néhány szennyező hozzáadása már a szelet előállításkor hozzáadható a félvezetőhöz. Például szilícium gyártásakor a Czochralski-módszer során már a szilícium olvadékhoz hozzáadható bór vagy foszfor, így az elkészült szeletek már eleve uniform módon dópoltak.<ref><span class="citation book">Levy, Roland Albert (1989). </span></ref> Az összetettebb struktúrákban egyes tartományok szelektív dópolására van szükség, ami a félvezető felületének például [[Fotolitográfia|fotolitográfiával]] történő maszkolásával érhető el,<ref><span class="citation web">[http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1955-Photolithography.html "Computer History Museum - The Silicon Engine&#x7C;1955 - Photolithography Techniques Are Used to Make Silicon Devices"]. </span></ref> illetve a [[diffúzió]]<ref>[http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1954-Diffusion.html Computer History Museum - The Silicon Engine] 1954 - Diffusion Process Developed for Transistors</ref> és az ionimplantáció is gyakori módszerek az ipari gyakorlatban.

=== Szerves vezetők dópolása ===
A [[vezető polimer]]ek dópolása oxidálószer vagy olykor redukálószer hozzáadásával történik, melynek következtében töltéshordozók jelennek meg a polimer vezető molekulapályáin (ha vannak ilyen molekulapályák). Alapvetően két eljárást alkalmaznak vezető polimerek dópolására, ezek [[Redoxireakció|redoxifolyamatokon]] alapulnak:
# '''Kémiai dópolás''' során egy polimer (például melanin) vékonyréteget oxidálószernek tesznek ki (pl. [[jód]], [[bróm]]). Más (kevésbé gyakori) eljárás szerint az anyagot redukálószerrel hozzák reakcióba, ehhez gyakran [[alkálifémek]]et alkalmaznak.
# '''Elektrokémiai dópolás''' során egy polimerrel bevont elektródát olyan elektrolitba merítenek, melyben a polimer nem oldódik. Elektromos potenciálkülönbséget hoznak létre az elektródák között, minek hatására az elektrolit megfelelő ionjai és a polimer között redoxireakció jön létre. Ennek során elektron elvonás vagy elektron leadás történik a polimeren, mely rendre n- illetve p típusú dópolást alakít ki.
A vezető polimerek n-dópolása kevésbé gyakori, ugyanis a földi légkör oxidáló közeg, így az elektronban gazdag n-dópolt félvezető polimerek a légkör oxigénjével reakcióba lépve hamar elveszítenék töltéshordozóikat. Emiatt a kémiai n-dópolást inert gáz jelenlétében (pl. [[argon]]ban) szokták végezni. Mivel laboratóriumi körülmények között az oldatok oxigénmentes kezelése egyszerű, így a fizikai kutatásokban gyakori az n-dópolású polimerek alkalmazása, még ha gyakorlati alkalmazásuk akadályokba is ütközik.<ref>{{cite journal|last=Friend|first=R. H.|year=1999|title=Electroluminescence in conjugated polymers|journal=[[Nature]]|publisher=Springer Nature|volume=397|issue=6715|pages=121–128|doi=10.1038/16393|url=https://doi.org/10.1038%2F16393|accessdate=2017-05-08|last2=Gymer|first2=R. W.|last3=Holmes|first3=A. B.|last4=Burroughes|first4=J. H.|last5=Marks|first5=R. N.|last6=Taliani|first6=C.|last7=Bradley|first7=D. D. C.|last8=Santos|first8=D. A. Dos|last9=Brdas|first9=J. L.|last10=Lgdlund|first10=M.|last11=Salaneck|first11=W. R.}}</ref>

=== Dópolás neutronindukált transzmutációval ===
A szilícium foszforral való (n típusú) dópolásának egyik megvalósítása a neutron transzmutációs dópolás (NTD), mely során a szilíciumban jelen levő <sup>30</sup>Si izotóp neutronbesugárzás hatására foszforrá alakul az alábbiak szerint:<ref name="neutrondop" />

<math>
^{30}\mathrm{Si} \, (n,\gamma) \, ^{31}\mathrm{Si} \rightarrow \, ^{31}\mathrm{P} + \beta^- \; (\mathrm{T}_{1/2} = 2.62 h). </math>

A magreakciót úgy valósítják meg, hogy a dópolandó szilíciumot egy atomreaktorból származó neutronnyalábba helyezik. Ahogy a neutron áthalad a szilíciumon, egyre több magreakció jöhet létre, így a foszfor koncentrációja és ezzel a dópolás erőssége finoman beállítható. Az eljárást a nagy erőforrásigénye miatt ugyan ritkán alkalmazzák, de mivel igen uniform dópolási koncentráció érhető el, így egyes alkalmazások megkívánják a használatát.<ref>B. J. Baliga, ''[http://www.osti.gov/scitech/biblio/6719122 Modern Power Devices]'', p.32, John Wiley & Sons, New York (1987).</ref><ref>Schmidt, P. E., & Vedde, J. (1998). High resistivity NTD-production and applications. In ''Electrochemical Society Proceedings'' (Vol. 98, No. 13, p. 3).</ref>

== Gyakori szennyezők ==

=== IV. főcsoportbeli félvezetők ===
(Megjegyzés: a félvezetőfizikában a periódusos rendszer csoportjait nem az [[IUPAC]] csoportszámozás szerint jelölik, hanem a magyar kémiai szaknyelvben is gyakran alkalmazott főcsoport számozással. Például a széncsoportra nem 14. csoportként, hanem IV. csoportként szokás hivatkozni.)

A [[széncsoport|IV. főcsoportbeli]] félvezetők esetén (mint a [[gyémánt]], [[szilícium]], [[germánium]], [[szilícium-karbid]], [[szilícium-germánium]]) a leggyakoribb szennyezők a III. főcsoportbeli akceptor és az V. főcsoportbeli donor szennyezők. Szilícium integrált áramkörök gyártásánál a bór egy jellemző p típusú szennyező, mely a megfelelően lassú diffúziós sebessége miatt jól kontrollálható gyártási folyamatot tesz lehetővé. N típusú dópolásra gyakran térfogati szennyezőként alkalmazzák a foszfort, illetve az alacsonyabb diffúziójú arzén is gyakran alkalmazott elem.

[[Nitrogéncsoport|V. főcsoportbeli]] elemekkel - például foszforral - dópolt szilíciumban a foszfor atomok körül több [[vegyértékelektron]] tartózkodna, mint ami kötést tud létesíteni és mivel ezek energiája közel esik a vezetési sávhoz, termikus gerjesztés hatására könnyen átlépnek a vezetési sávba, miközben atomtörzsükről leválva delokalizálódnak. Így az anyag n típusú félvezetővé válik. Ehhez hasonlóan, ha [[Földfémek|III. főcsoportbeli]] elemmel dópolunk szilíciumot, melyek negyedik vegyértékelektronja hiányzik, tört kötések keletkeznek, melyeket a szilárdtestfizika [[elektronlyuk]]akként ír le. Az elektronlyukak koncepciója szerint a hiányzó elektronokat pozitív töltésű lyukakként képzeljük el, melyek jellemzően a vegyértéksáv tetején terjednek, a rácsban töltéshordozóként elmozdulhatnak. Az szennyezőket szerepük szerint tehát az alábbiak szerint nevezzük: a szilícium esetében V. csoportbeli szennyezőket '''donornak''', míg a III. csoportbelieket '''akceptronak '''nevezzük.

=== Jellemző szennyezők szilíciumban ===
* Akceptor szennyezők (p-típus) 
** '''Bór: '''alacsony diffúziója jól kontrollálható dópolási eljárást tesz lehetővé, így a dópolt tartomány jól szabályozható. A CMOS iparban gyakran alkalmazzák. A dópolás történhet például bór-hidrid gáz diffúziójának alkalmazásával. Jó oldhatósága miatt nagy dópolási koncentrációjú félvezetőkben gyakran alkalmazzák. 
** '''Alumínium:''' mély dópoláskor alkalmazzák és gyakran természetes szennyezőként is jelen van.<ref name="crgrvlsi">Eranna, G. (2014). ''[https://books.google.hu/books?id=bo6ZBQAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=hu&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Crystal Growth and Evaluation of Silicon for VLSI and ULSI.]'' CRC Press.</ref>
** '''Nitrogén:''' hozzájárul a szilícium kristály hibamentes növekedéséhez és mivel gátolja a vakanciák adott helyen történő csoportosulását, így javítja a mechanikai jellemzőket.<ref name="crgrvlsi" />
** '''Gallium:''' többek között hosszúhullámú infravörös szilícium detektorokban alkalmazzák.<ref name="neutrondop">Guldberg, J. (Ed.). (2013). ''[https://books.google.hu/books?id=yMLkBwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=hu&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Neutron-transmutation-doped Silicon.]'' Springer Science & Business Media.</ref> Mivel a gallium-dópolt szilíciumban hosszú a [[töltéshordozó-élettartam|kisebbségi töltéshordozók élettartama]], mely ráadásul időben stabil, így felmerült a napelemekben és TFT kijelzőkben való alkalmazása is.<ref name="crgrvlsi" />
** '''Indium''' szintén hosszúhullámú infravörös szilícium detektorok jellemző szennyezője, de szerepe van a TFT iparban és egyes szilárdtest lézerek gyártásában is.<ref name="crgrvlsi" />
* Donor szennyezők (n-típus)
** '''Foszfor:''' gyors diffúziója miatt gyakran tömbi dópolásra, vagy potenciálvölgy kialakítására alkalmazzák. Gyakori alkalmazása a napelemgyártás. A dópolás történhet [[foszfin]] gáz diffúzióval, illetve a térfogati dópolás egyik megvalósítása a tiszta szilícium neutronbesugárzásával létrehozott nukleáris transzmutáció. A foszfor továbbá becsapdázza az arany atomokat, melyek egyébként szilíciumban gyorsan diffundálnak és szórócentrumként viselkednek.
** '''Arzén:''' lassú diffúziója miatt jól szabályozható és széles átmenetek kialakítására alkalmas. Szintén ennek a tulajdonságának következménye, hogy hőkezelések során kevésbé terjed szét az anyag belsejében, fedett rétegek kialakítása is lehetséges és gyakran alkalmazzák olyankor, ha vékony és jól definiált rétegben kell a szennyezőknek elhelyezkedniük. Az atomsugara a szilíciuméhoz hasonló és nagy szennyező koncentrációk kialakítására is alkalmazható.<ref name="crgrvlsi" />
** '''Antimon:''' alacsony diffúziós együtthatójú szennyező, melyet gyakran fedett rétegek készítésére használnak. Hasonló diffúziója és hatása miatt gyakran az arzén helyett alkalmazzák. Mivel szinte mindig szubsztitúciós szennyezőként terjed, így az antimon alkalmazása esetén kevés a rácstorzulásból adódó anomális hatás. A teljesítményelektronikában is alkalmaznak erősen antimon-dópolt szilícium eszközöket.<ref name="crgrvlsi" />
** '''Bizmut:''' felvetődött az alkalmazása a hosszúhullámú detektorokban a p típusú gallium-dópolt félvezető kiváltására.<ref>{{Cite journal|author=Christopher M. Parry|date=1981-02-18|title=Bismuth-Doped Silicon: An Extrinsic Detector For Long-Wavelength Infrared (LWIR) Applications|journal=Mosaic Focal Plane Methodologies I}}</ref>
** '''Lítium:''' sugárzásálló napelemekben alkalmazzák.<ref>Rauschenbach, H. S. (1980). [http://www.osti.gov/scitech/biblio/5133978 Solar cell array design handbook-The principles and technology of photovoltaic energy conversion.]</ref>
* Egyéb szennyezők
** '''Germánium:''' a tervezett sávszerkezetű anyagokban alkalmazzák. Egy germánium réteg az anyagban akadályozza a bór diffúzióját, ami ekkor jobban ellenáll a hőkezelésnek, így sekély p-MOSFET átmenetek hozhatók létre.<ref>{{Cite web|url=http://www.iue.tuwien.ac.at/phd/wittmann/node7.html|title=2. Semiconductor Doping Technology|accessdate=2017-05-08|work=www.iue.tuwien.ac.at}}</ref> Továbbá a tömbi germánium szennyező csökkenti a rácshibák esélyét, segít a nemkívánatos szennyezők becsapdázásában és javítja a szelet mechanikai jellemzőit.<ref name="crgrvlsi" />
** '''Szilícium, germánium''' és '''xenon:''' ionnyalábként alkalmazva segít a szilícium szelet felületének (vagy fedett rétegek) amorfizálásában. Ezt az eljárást például sekély p-MOSFET átmenetek kialakítására alkalmazzák.
** '''Arany''' és '''platina:''' a kisebbségi töltéshordozók élettartamát lehet velük finomhangolni.

=== Egyéb félvezetők és gyakori szennyezőik ===
A félvezetőipar számos vegyület-félvezetőt alkalmaz, melyek közül néhány széles körben alkalmazott példa:<ref>Grovenor, C. R. (1989). ''[https://books.google.hu/books?id=Ecl_mnz1xcUC&printsec=frontcover&hl=hu&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false Microelectronic materials.]'' CRC Press.</ref>
* [[Gallium-arzenid]]
** n-típus: tellúr, kén (As helyett), ón, szilícium, germánium (Ga helyett)
** p-típus: cink, króm (Ga helyett), szilícium, germánium (As helyett)
* [[Gallium-foszfid]]
** n-típus: tellúr, szelén, kén (P helyett)
** p-típus: cink, magnézium (Ga helyett), ón (P helyett)
* [[Kadmium-tellurid]]
** n-típus: indium, alumínium (Cd helyett), klór (Te helyett)
** p-típus: foszfor (Te helyett), lítium, nátrium (Cd helyett)
* [[Kadmium-szulfid]]
** n-típus: gallium (Cd helyett), jód, fluor (S helyett)
** p-típus: lítium, nátrium (Cd helyett)

== Egyetlen atom, mint szennyező ==
A félvezető elektromos, optikai és mágneses jellemzői nagyban függnek a szennyezőktől, mely rengeteg félvezető eszközben nyer alkalmazást. Mára nem csupán a nagy koncentrációban jelen levő, de akár egyetlen atomból álló szennyezők hatásairól is sok ismeret áll rendelkezésre.<ref name=":0">{{cite journal|last=Wang|first=Hongtao|year=2012|title=Doping Monolayer Graphene with Single Atom Substitutions|journal=[[Nano Letters]]|publisher=[[Amerikai Kémiai Társaság]]|volume=12|issue=1|pages=141–144|doi=10.1021/nl2031629|url=https://www.researchgate.net/profile/Qiang_Zhang43/publication/51848732_Doping_Monolayer_Graphene_with_Single_Atom_Substitutions/links/00b4952df7e5316d3f000000.pdf|accessdate=2017-05-08|last2=Wang|first2=Qingxiao|last3=Cheng|first3=Yingchun|last4=Li|first4=Kun|last5=Yao|first5=Yingbang|last6=Zhang|first6=Qiang|last7=Dong|first7=Cezhou|last8=Wang|first8=Peng|last9=Schwingenschlรถgl|first9=Udo|last10=Yang|first10=Wei|last11=Zhang|first11=X. X.}}</ref><ref>{{cite journal|last=Fuechsle|first=Martin|year=2012|title=A single-atom transistor|journal=[[Nature Nanotechnology]]|publisher=Springer Nature|volume=7|issue=4|pages=242–246|doi=10.1038/nnano.2012.21|url=http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.691.8189&rep=rep1&type=pdf|accessdate=2017-05-08|last2=Miwa|first2=Jill A.|last3=Mahapatra|first3=Suddhasatta|last4=Ryu|first4=Hoon|last5=Lee|first5=Sunhee|last6=Warschkow|first6=Oliver|last7=Hollenberg|first7=Lloyd C. L.|last8=Klimeck|first8=Gerhard|last9=Simmons|first9=Michelle Y.}}</ref> Ilyen módon dópolt anyagokat alkalmaznak például spintronikai eszközökben.<ref name=":0" /> Az alkalmazások és friss kutatások nyomán jelentős fejlődés történt az egyetlen atomból álló dópolás megvalósításában és karakterizálásában. Az egyetlen atomból álló dópolók témakörét egyes angol nyelvű források ''solotronics'' néven említik.<ref>{{cite journal|last=Koenraad|first=Paul M.|year=2011|title=Single dopants in semiconductors|journal=[[Nature Materials]]|publisher=Springer Nature|volume=10|issue=2|pages=91–100|doi=10.1038/nmat2940|url=https://www.researchgate.net/profile/PM_Koenraad/publication/49777551_Single_dopants_in_semiconductors/links/02e7e52cdb683aab32000000.pdf|accessdate=2017-05-08|last2=Flatté|first2=Michael E.}}</ref><ref>{{cite journal|last=Kobak|first=J.|year=2014|title=Designing quantum dots for solotronics|journal=[[Nature Communications]]|publisher=Springer Nature|volume=5|doi=10.1038/ncomms4191|url=https://www.researchgate.net/profile/W_Pacuski/publication/259918526_Designing_quantum_dots_for_solotronics/links/0deec52ec0f2700d79000000.pdf|accessdate=2017-05-08|last2=Smole{\'n|first2=T.}}</ref>

== Kapcsolódó szócikkek ==
* [[p-n átmenet]]
* [[Sávszerkezet]]
* [[Tiltott sáv]]
* [[Nanotechnológia]]

== Fordítás ==
{{Fordítás|en|Doping (semiconductor)|oldid = 678343139}}

== Jegyzetek ==
{{Reflist|2}}

[[Kategória:Szilárdtestfizika]]
[[Kategória:Nanotechnológia]]
[[Kategória:Kristálytan]]