Elektronische Halbleiter

Zusammenfassung

Der Zusammenhang zwischen dem molekularen Aufbau und der Bereitschaft zu einer gewissen elektronischen Leitfähigkeit bei nichtmetallischen chemischen Elementen und Verbindungen wurde bereits in Abschn. 10.3 und 10.4 skizziert. Als technisch wichtiges Beispiel sei Germanium angeführt, das ebenso wie der heute am meisten verwendete Halbleiterwerkstoff Silicium im Diamantgitter des Kohlenstoffs (Bild 10.1a) kristallisiert. Bild 15.1a zeigt schematisch die auf eine Ebene projizierte gegenseitige Lage der Gitterbausteine mit Andeutung der zwischen ihnen wirkenden Elektronenpaarbindungen. Gegenüber dem Diamant jedoch besteht ein wesentlicher Unterschied, der in der Zeichnung nicht zum Ausdruck gebracht werden kann:

• Das Kohlenstoffatom mit der Ordnungszahl 6 und der Wertigkeit 4 hat zwischen seinem zentralen Kern und den an der Peripherie befindlichen 4 Valenzelektronen nur noch eine innere mit 2 weiteren Elektronen besetzte Schale, während das ebenfalls vierwertige Germaniumatom mit der Ordnungszahl 32 drei wohlgefüllt innere Schalen mit insgesamt 28 Elektronen enthält und erst außerhalb davon seine 4 Valenzelektronen trägt. Diese sind also hier gegenüber der positiven Ladung des Kerns stark abgeschirmt und wesentlich weiter von ihm entfernt als die 4 Valenzelektronen des Kohlenstoffs.