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Alt 18.10.2005, 21:30   #1   Druckbare Version zeigen
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Kohlenstoff als Halbleiter?

Hallo

Kann mir jemand erklaeren warum sich Kohlenstoff als Halbleiterelement nicht durchgesetzt hat? Laut Wikipedia gibt es ihn schon als solchen, allerdings nur als Fulleren. Silicium und Germanium sind die gaengigen Halbleiterstoffe oder eben Verbindungen, deren Mittelwert der Valenzelektronen gleich vier ergibt. Kohlenstoff dagegen ist auch in der vierten Hauptgruppe, wird aber anscheinend gar nicht als Halbleiter benutzt. Am natuerlichen Vorkommen kann es m.E. nicht liegen.
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Alt 18.10.2005, 21:37   #2   Druckbare Version zeigen
kaliumcyanid Männlich
Mitglied
Beiträge: 18.824
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Vielleicht eine Kostenfrage? Oder die Kosten, um den Kohlenstoff aufzubereiten. Wir hattens mal in Physik, warum Kohlenstoff nicht genommen wird, da wurd aber nur geklärt, welche Form vom Kohlenstoff leitet und welche nicht.
kaliumcyanid ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2005, 21:37   #3   Druckbare Version zeigen
scyllo  
Mitglied
Beiträge: 214
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Zitat:
Zitat von manu_chao
Hallo

Kann mir jemand erklaeren warum sich Kohlenstoff als Halbleiterelement nicht durchgesetzt hat? Laut Wikipedia gibt es ihn schon als solchen, allerdings nur als Fulleren. Silicium und Germanium sind die gaengigen Halbleiterstoffe oder eben Verbindungen, deren Mittelwert der Valenzelektronen gleich vier ergibt. Kohlenstoff dagegen ist auch in der vierten Hauptgruppe, wird aber anscheinend gar nicht als Halbleiter benutzt. Am natuerlichen Vorkommen kann es m.E. nicht liegen.
Du mußt aber die entsprechenden Bandlücken, also die "Entfernung" von Valenz- zum Leitungsband, der jeweiligen Elemente, sowie ihre allotropen Formen in Betracht ziehen.
scyllo ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2005, 22:49   #4   Druckbare Version zeigen
MTG Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.048
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

naja was gibt es denn für modifikationen des kohlenstoffs....
graphit leitet den strom ziemlich gut, also ein elektrischer leiter.
diamant leitet den strom gar nicht.
bei fullerenen bin ich mir nicht sicher, aber selbst wenn fullerene halbleitereigenschaften hätten, wie soll man daraus praktischen nuten ziehen? bei der herstellung der fullerene erzeugt man in einer inerten atmosphäre einen lichtbogen zwischen 2 graphitelektroden. dabei entsteht ruß mit einem anteil von, bin mir nicht ganz sicher, ca 1% fullerenen! man hat also sehr kleine partikel, welche dazu noch sehr stark verunreinigt sind. irgendwie alles also nicht ganz praktisch, im gegensatz zu silicium... auch wenn da die aufreinigung umwelttechnisch ziemlich fragwürdig ist.
MTG ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2005, 22:55   #5   Druckbare Version zeigen
Ansgott Männlich
Mitglied
Beiträge: 156
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

silicium gibt´s doch wie sand am mehr....
naja, fullerene sind halt schon ziehmliche "strange" moleküle deren herstellung aufgrund ihrer ,wie oben schon beschriebenen, geringen ausbeute extrem teuer und aufwädig ist.
aber ich glaube das fullerene strom leiten.
jedenfalls sollen sie extrem gute physikalische eigenschaften besitzen (sehr leicht, extrem reißfest. hab in dem zusammenhang mal vom fahrstuhl ins all mithilfe der fullerene gehört... stahl ist ja zu schwer)
Ansgott ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2005, 22:56   #6   Druckbare Version zeigen
Branko Männlich
Mitglied
Beiträge: 201
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

...abgesehen davon wurden Fullerene erst mitte der Achziger entdeckt. Da müssten sie schon eine Menge Vorteile bieten um sich nachträglich noch durchzusetzen.
Und dass se Halbleiter sind hör ich auch zum ersten mal.
Branko ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.10.2005, 23:04   #7   Druckbare Version zeigen
Ansgott Männlich
Mitglied
Beiträge: 156
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

ich weiß nich ob sie leiten, ich glaube aber ,das ich sowas mal gehört habe...
naja, und vorteile bieten sich schon (wegen den physikalischen eigenschaften)
bloß ist die großtechnische herstellung noch nicht gelungen.
Ansgott ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 19.10.2005, 09:07   #8   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Die Feinheiten der Bandlücke, die man für bestimmte Anwendungen benötigt / haben will, kann man bei Si und Ge sehr einfach durch Dotierung einstellen. Lückenlos. Kein Mensch verwendet undotiertes Si oder Ge als Halbleiter. Außerdem kann man Si und Ge wegen der supertollen Diamantstruktur in definierten, fast störungsfreien riesengroßen Einkristallen ziehen.
Fullerene sind als solche zwar auch Halbleiter - aber durch einen etwas anderen Mechanismus. Fullerene sind ungleich teurer als Si oder selbst Ge und lassen sich in ihrenb Halbleitereigenschaften nicht wirklich toll beeinflussen. Die haben halt ihre Bandlücke bei ca. 0.3 eV und basta. Die Bandlücke ist übrigens viel zu groß für tolle Anwendungen. Fullerene sind nicht sehr toll zu kristallisieren (sie tuns zwar, aber mit Aufwand) und die Kristalle sind mechanisch nicht gut zu bearbeiten.
Außerdem hatte sich Si und Ge und vor allem GaAs schon längst überall durchgesetzt, bevor die Fullerene überhaupt nur entdeckt wurden.
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau
Tino71 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 15:20   #9   Druckbare Version zeigen
MTG Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.048
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

was mir grade einfällt:
ich habe mal was von der Verbindung K3C60 gehört, bei der die kaliumionen in der kugelpackung der fullerene sitzen. diese verbindung besitzt bei tiefen temepraturen supraleitende eigenschaften.
MTG ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 15:30   #10   Druckbare Version zeigen
mercury Männlich
Mitglied
Beiträge: 99
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Zitat:
Zitat von MTG
was mir grade einfällt:
ich habe mal was von der Verbindung K3C60 gehört, bei der die kaliumionen in der kugelpackung der fullerene sitzen. diese verbindung besitzt bei tiefen temepraturen supraleitende eigenschaften.
ja, K3C60 gibt es. C60 hat naemlich 2 Tetraederluecken und 1 Oktaederluecke (oder wars 2OL und 1TL?), so dass man in den C60-Ball ein paar Teilchen einschliessen kann.
Wenn ich mich recht erinnere, dann ist K3C60 bei tiefen Temp supraleitend.

btw.: nicht nur Fullerne, sondern auch die sog. "Buckytubes" sind halbleitend und zwar ausschliesslich in eine Richtung (im Ggs zur isotropen Leitfaehigkeit von Silicium)


gruß
mercury
mercury ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 15:42   #11   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Fullerene kristallisieren in der kubisch dichtesten Kugelpackung (ach nee, nac sowas! ), ebenso die Fulleride. Die Kationen hocken dann in Lücken (in einer dichtesten Packung gibt es pro dichtest gepackter Kugel 1 Oktaeder- und 2 Tetraederlücken). Aber nicht in den Fußbällen - dazwischen!
Daß die Fulleride supraleitend werden, ist nicht weiter schlimm - das wird jeder metallischer Leiter irgendwann die Sprungtemperatur von K3C60 liegt *nachschlag* bei 19.3K (Lit.: Holczer, Karoly; Klein, Olivier; Huang, Shiou-Mei; Kaner, Richard B.; Fu, Ke-Jian, "Alkali-fulleride superconductors - Synthesis, composition, and diamagnetic shielding", Science (ISSN 0036-8075), vol. 252, May 24, 1991, p. 1154-1157), also im "langweiligen" Bereich. Fulleride sind eben Metalle. *gähn*
Das mit den Nanotubes ist viel viel interessanter. Da basteln viele Leute dran, diese Nanotubes als Basis völlig neuer Chips zu verwenden. Mit geknickten Nanotubes kann man z.B. Transistoren bauen, andere Nanotubes kann man als "Kontaktierkabel" kleinster Baueinheiten nehmen, man kann manche sogar als Elektron/Pnoton-Kopplungen für optische Rechner einsetzen, es ist wahnsinnig vielfältig, was die Nanotubes alles können.
Problem: phasenreine Herstellung der Teufelsdinger. Klappt nicht so wirklich. Kommt vielleicht noch.
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau
Tino71 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 15:56   #12   Druckbare Version zeigen
ehemaliges Mitglied  
nicht mehr Mitglied
Beiträge: n/a
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

ich meine mal irgendwo gehört/gelesen zu haben, dass die fullerene noch nicht wirklich in bezug auf mensch und umwelt hin untersucht wurden oder das es noch ein großes Fragezeichen ist ob die fullerene nicht auf "giftig" sein könnten.......

keine ahnung, weiss da jemand mehr?

Gruß
Mary_J
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Alt 19.10.2005, 16:43   #13   Druckbare Version zeigen
Tino71 Männlich
Moderator
Beiträge: 6.935
Blog-Einträge: 41
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Da ich inzwischen dazu übergegangen bin, den völlig überflüssigen und inflationär gebrauchten Begriff "nano" komplett durch "Feinstaub" zu ersetzen, bin ich gerne bereit zu glauben, daß man ne Staublunge bekommen kann, wenn man Fullerene einatmet.
Nee - im Ernst:
wissen kann man das vor genauen und langwierigen Reihenversuchen mit unschuldigen Tieren nie. Die Nanoröhrchen könnten auf dieselbe Art und Weise wie Asbestfasern krebserregend sein - warum nicht?
__________________
Vor dem Gesetz sind alle Katzen grau
Tino71 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 17:46   #14   Druckbare Version zeigen
Ansgott Männlich
Mitglied
Beiträge: 156
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

im römpp steht auch nix zur toxizität von fullerenen.
Ansgott ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 19.10.2005, 17:57   #15   Druckbare Version zeigen
mercury Männlich
Mitglied
Beiträge: 99
AW: Kohlenstoff als Halbleiter?

Zitat:
Zitat von Tino71
Fullerene kristallisieren in der kubisch dichtesten Kugelpackung (ach nee, nac sowas! ), ebenso die Fulleride. Die Kationen hocken dann in Lücken (in einer dichtesten Packung gibt es pro dichtest gepackter Kugel 1 Oktaeder- und 2 Tetraederlücken). Aber nicht in den Fußbällen - dazwischen!
ah ja, wieder was gelernt. Hab's wohl damals, als ichs gelesen habe, nicht +richtig+ gelesen. Hab' mich eh schon gewundert, wie wohl die Kaliumionen da reinkommen koennen.
Aber He z.B. kann man in den Fullerenen einschließen. Da bin ich mir sicher


gruß
mercury
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