Albrecht Winnacker

konstatieren, dass deren Entwicklung an eine natürliche physikalische Grenze stößt,
die neue Ansätze, also „neue Halbleitermaterialien für die moderne Elektronik“
verlangt.
In keiner Eigenschaft unterscheiden sich die festen Materialien so stark wie in
der Leitfähigkeit für den Strom. Zwischen den besten Leitern, den Metallen wie
Kupfer oder Silber, und den sehr guten Isolatoren, wie Porzellan oder Glas, liegen
25 Zehnerpotenzen. Die Halbleiter nehmen auf dieser logarithmischen, nach
Zehnerpotenzen geordneten Skala einen mittleren Bereich ein, insofern tragen
sie ihren Namen zu Recht. Hinsichtlich der Leitfähigkeit unterscheiden sich die
Halbleiter aber auch qualitativ in zwei Eigenschaften von den Leitern und den
Isolatoren:
1. Ihre Leitfähigkeit hängt extrem stark von ihrer Reinheit ab. Einerseits bedeutet
dies, dass ein Halbleiter sehr rein sein muss, um seine eigentliche Leitfähigkeit
zu beobachten. Ins Positive gewendet bedeutet dies aber auch, dass die Leitfä-
higkeit eines Halbleiters sich über viele Zehnerpotenzen gezielt einstellen lässt,
indem man ihm gezielt gewisse „Dotierstoffe“ zusetzt.
2. Je nach chemischer Natur des zugesetzten Dotierstoffes können zwei Arten
von Ladungsträgern in den Halbleiter eingebracht werden. Ein wichtiges
Beispiel aus der Praxis soll dies illustrieren: Dotiert man Silizium, ein Element
der 4. Gruppe des Periodensystems, mit einem Element der 5. Gruppe,
z. B. Phosphor, so wird ein durch negative Ladungsträger getragener Strom
beobachtet. Man spricht in diesem Fall von einem n-leitenden Halbleiter.
Setzt man aber ein Element der 3. Gruppe zu, z. B. Bor, so wird ein Strom
beobachtet, der von positiv geladenen Teilchen getragen wird. Der Strom wird
also in diesem Fall getragen von positiv geladenen „Quasielektronen“. Man
spricht dann von einem p-leitenden Halbleiter. Auf der gezielten Einsteilbarkeit
der Leitfähigkeit zu einem n- oder einem p-Halbleiter beruht wesentlich die
Eignung der Halbleiter für die Elektronik: Auf einem Wechselspiel zwischen
n-leitenden und p-leitenden Halbleiterschichten basieren nämlich die
allermeisten Halbleiter-Bauelemente.
Die ersten Halbleiter im Sinne dieser „Dotierbarkeit“ waren Germanium
(Ge) und Silizium (Si) in den 40er Jahren des vorigen Jahrhunderts. Ein entschei-
dender Schritt auf diesem Wege war die Entwicklung des sog. Siemens-Prozesses
zur Herstellung von Reinst-Silizium in den Siemens-Forschungslaboratorien
in Pretzfeld bei Erlangen, verbunden mit den Namen von Walter Schottky und
Eberhard Spenke. Nach diesem Prozess wird heute noch in aller Welt das elek-
tronische Silizium hergestellt. Parallel zu dieser Reinstdarstellung des Siliziums
wurden auch Prozesse zur Herstellung von Einkristallen entwickelt, zum einen
der Czochralski-Prozess, bei welchem der Kristall aus einer Si-Schmelze gezo-
gen wird, zum anderen das sog. „Zonenziehen“. Heute werden für die Elektro-

75