Was ist der Hauptgrund dafür, dass in einem Diamanthalbleiter die Elektronendichte einer mit Phosphor dotierten n-Schicht bei Raumtemperatur weit unter der Phosphorkonzentration liegt?

Antwort: B. Das Donatorniveau von Phosphor liegt mit etwa 0,57 eV tief unter dem Leitungsband, sodass es bei Raumtemperatur kaum ionisiert wird

Damit ein Donator ein Elektron abgibt, muss das Elektron thermisch vom Donatorniveau ins Leitungsband angehoben werden. In Silizium liegt das Phosphorniveau mit etwa 0,045 eV flach unter dem Leitungsband, sodass bei Raumtemperatur fast der gesamte Phosphor ionisiert ist. In einem Diamanthalbleiter liegt das Phosphorniveau mit etwa 0,57 eV tief, weit über der thermischen Energie bei Raumtemperatur (etwa 0,026 eV), sodass die meisten Phosphoratome keine Elektronen abgeben. Auch der Akzeptor Bor liegt mit etwa 0,37 eV recht tief, sodass die Dotierung eine große Herausforderung bei der Entwicklung von Diamantbauelementen ist.