Benutzer Diskussion:Wirbelmann/Halbleiter

Hallo, ich Beschäftige mich gerade mit der Stromerzeugung aus der Wasserkraft. Habe hier sowohl den Artikel 'Wasser' als auch den Artikel 'Halbleiter' gelesen um eine Antwort auf meine Frage zu bekommen: Ist es richtig Wasser als flüssigen Halbleiter zu bezeichnen? Da ich nichts diesbezüglich gefunden habe möchte ich es hier zur Diskussion stellen. Wirbelmann

Bisher dachte ich, dass bestimmte Elemente als Halbleiter klassifiziert werden. Da Wasser hauptsächlich aus zwei Elementen besteht, würde ich den Begriff hier nicht anwenden. Aber im Artikel ist von Festkörpern die Rede. nu weiß ich auch nicht weiter... -- WikiWichtel fristu 11:17, 10. Dez 2003 (CET)

Im Web habe ich soeben folgende Informationen gefunden:
Bezüglich des Themas Halbleiter seien die Verbindungen: GaSb, InSb, InAs, GaAs und InP sogenannte III-V Verbindungen.
Quelle: http://www.uni-konstanz.de/FuF/Physik/Bucher/vorlesung/vorlesung090103.pdf Die Zahlen römisch III und röm. V bedeuten hier wohl die periodische Gruppenzugehörigkeit der Elemente. Daraus folgt doch, das es nicht nur Halbleiter aus reinen Elementen gibt. Wasser wäre demzufolge ein I-VI Halbleiter
Eine Übersicht des Periodensystems der Elemente findet man unter :
http://www.periodensystem.info/periodensystem.htm

Auf Folie 16 finde ich die Grimm-Sommerfeld-Regel. Wenn man hier die Werte für H2O einsetzt, komme ich auf (2+6)/3 und das ergibt nicht die geforderten 4. Wasser hat viele erstaunliche Eigenschaften, aber ich glaube die Halbleitereigenschaft scheint nicht dazuzugehören. -- WikiWichtel fristu 18:17, 15. Dez 2003 (CET) (lasse mich aber gerne eines besseren belehren)

Ja genau das ist es: Halbleiter gibt es nur in der 4. Gruppe. Bei Halbleiterverbindungen kommt man im mittel ebenfalls auf 4 Elektronen auf der äußeren Schale

Der Begriff Halbleiter bezieht sich meines Wissens nach zunächst auf kristalline Festkörper, die eine Bandstruktur besitzen. Der Unterschied zum Leiter ist, dass das Valenzband voll besetzt ist und erst die Bandlücke, dann das Leitungsband kommt. Isolatoren kann man als Halbleiter mit großer Bandlücke auffassen. Daneben gibt es noch polykristalline sowie organische Halbleiter, wobei es da schon schwer wird, von richtigen Bändern zu sprechen. Voraussetzung bei organischen Halbleitern: Delokalisierte pi-Orbitale. Auch der Ladungsträgertransport sieht anders als im 'normalen' kristallinen Halbleiter aus.

Bei Wasser sehe so einfach keine Bandstruktur, ok. Eis (eine der 20 Modifikationen?) könnte man als Isolator (mit Dielektrizitätskonstante) ansehen. Aber wie der LAdungsträgertransport dann aussehen soll? Ich sage: Kein Halbleiter. Wozu auch? Halbleiter sind ja erst durch die technologische Nutzung so interessant, weil man die elektrischen Eigenschaften extrem kontrollieren kann (Dotierung, Heterostrukturen usw..), wie soll das mit Wasser gehen? Wasser lieber als Lösungsmittel für Elektrolyte. moino 18:35, 15. Dez 2003 (CET)

Der Begriff Halbleiter scheint flüssige Zustände nicht auszuschließen:

• Untersuchungen der elektrischen Leitfähigkeit flüssiger Legierungen, Dissertation

Dort findet sich der Begriff flüssige Halbleiter

Ich kann mir vorstellen, das man Wasser ebenfalls kontrolliert "dotieren" könnte. Dabei müsste mann natürlich von "juvenilem" Wasser also destiliertem Wasser, welches eine sehr starker Isolator sein soll ausgehen. Nun könnte man die Eigenschaften des Wassers als Lösungsmittel nutzen, um bestimmte Spurenelemente als "Dotierung" hinzuzumischen. Dadurch ließe sich die elektrische Leitfähigkeit des Wassers steuern, wie bei einem Halbleiter. Durch die Dotierung (wie auch durch die Wassertemperatur) werden die Clusterbildungen bzw. die Zusammenhalte der Cluster des Wassers beeinflusst. Strukturlücken und Strukturbrecher (der Wasserstoffbrückenbindungen) könnten Elemente aufnehmen, die durch die diamagnetische Eigenschaft des Wassers frei in den Strukturlücken schwingen können. Wenn diese nun durch elektromagnetische Wellen in einem Resonanzzustand angeregt werden kann ich mir vorstellen hochfrequente Wellen mit realtiv geringer Energieübertragung (durch Wirbelströme im Wasser) in elektrischen Strom zu transformieren. Wasser würde so zu einem Transformator (z.B. Solarzelle). Wäre das nicht interessant? Wirbelmann 21:34, 15. Dez 2003 (CET)

Bandstruktur bezieht sich immer auf Elektroen, die el. Leitfähigkeit in salzigem Wasser kommt aber durch Ionen zustande -> ganz andere Vorgänge. (Die Elektrolyte hätte ich nicht besser nicht erwähnt.) Sorry, deine "Vorschläge" verstehe ich nicht. moino 22:34, 15. Dez 2003 (CET)

Durch die Bänder werden Energieniveaus der Elektronen beschrieben. (vgl. Bändermodell -> Hier wird u.a. einleitend von Kristallen gesprochen. Dies ist so vormuliert meiner Auffassung nach falsch! Richtiger wäre "Atomverband". Es spielt m.A. keine Rolle ob es kristalline oder amorphe Strukturen sind.

Das ist nicht ganz richtig: die Leitfähigkeit von Materialien hängt von u.a. von Gitterfehlern ab. Sei es nun ein Fremdatom oder Verwerfungen, sie führen in jedemfall zu Stößen der (freien) Elektronen mit den Atomen. Bei amorphen Strukturen versagt das Bändermodell, da sich die Energiepotenziale der einzelnen Atome nicht reglmäßig überlagert. Stichpunkte hier: Kristallgitter, Bravaisgitter. --kdw

Für unser Thema hier möchte ich den amorphen Zustand ausklammern weil:

"Bedingung für den amorphen Zustand ist, dass sich die Atome beim Abkühlen einer Schmelze nicht regelmäßig anordnen können, d.h. die Viskosität muss einen gewissen Wert überschreiten. Technisch können z.B. amorphe Metallbänder durch schnelles Abkühlen hergestellt werden."

Wasser bildet Cluster durch Wasserstoffbrückenbindungen, die eine reglmäßige Anordnung sind. Also möchte ich hier eher von losen Kristallverbänden sprechen. Diese halten nicht so fest zusammen wie in Festkörpern (wie auch im Agregatszustand Eis), dennoch sind sie regelmäßig angeordnet und bilden durch die Brückenbindung ein Kristallgitter in dem Sauerstoff als ein Pol des Dipolmoleküls H2O wie ein 4 wertiges Atom 'wirkt'. Zusammenfassend :

Wasser:

• regelmäßige Anodnung von H2O-Molekülen zu einem "Makromolekül" (Cluster)
• Im Cluster sind Störstellen durch 3-wertige oder 5-wertige Moleküle denkbar
• Clusterübergreifend können Elektrische Ladungen durch Ionen transportiert werden
• Clusterübergreifend können elektrische Ladungen durch metallische Leiter transportiert werden, die vom wasser getragen werden (diamagnetismus und/oder Oberflächenspanung der Cluster).
• Wie würde sich eine ausschließliche elektrolytische Leitung in kristallinem Wasser (Eis)erklären? Wirbelmann

Also, ich kann keine Abhandlung über Halbleiter schreiben, aber vielleicht ein paar Punkte zu klären versuchen:

Zu Abs. 1: Erst durch die Periodizität eines Kristalls kommen die Bänder zustande: Man muss amorphe und kristalline Stukturen unterscheiden!

o.k. habe es ja eh "rausgeschmissen" UW

Zu Abs. 3: Cluster sind noch keine Kristalle. Zwischen mikrokristallin und (makro-) kristallin gibt es erhebliche Unterschiede! Bitte nicht flüssiges Wasser und Eis durcheinanderwerfen.

wo überlappen sich die Eigenschaften? UW

Zu den Punkten: Was meinst Du mit "clusterübergreifend"? Etwas innerhalb desselben Clusters oder etwas zwischen getrennten Clustern?

etwas zwischen den Clustern, was sie, in diesem Falle elektrisch leitend verbindet UW

Metallionen sind keine metallischen Leiter. Was sollen Diamagnetismus und Oberflächenspannung in diesem Zusammenhang?

ich meine auch keine metallionen sondern metallverbindungen kleinster größe, die vom wasser "getragen" werden. Eben zwischen den Clustern oder in Strukturlöchern der Cluster. UW

Elektrolytische Leitung im Eis: Diffusion mit kleiner Diffustionskonstante.

bin immer bestrebt möglichst wenig auszuschließen. UW

Sei mir nicht böse, wenn ich deinen "Argumenten" hier so widersprechen muss, aber eine Frage sei mir gestattet: Warum um Himmels willen willst du denn Wasser unbedingt als HL sehen? moino 00:58, 20. Dez 2003 (CET)

böse sind doch eh nur onkelz. ich möchte das meinige auch nicht als "Argumente" wissen, sondern als versuche des sehens. es gibt häufig fließende übergänge, die man dann besser von der einen als von der andern seite begreifen kann. Wasser ist ja so vielfältig. UW

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Wenn du soetwas wie kolloide Goldpartikel in Wasser meinst, es gibt auch HL-Nanopartikel in Wasser: [1] -vielleicht interessant für dich. Allerdings sind die Partikel aus Halbleitermaterialien, nicht das Wasser.

moino 11:21, 20. Dez 2003 (CET)

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Bereits 1927 erklärte Perrine, dass es einen physikalischen Effekt geben müsse, den wir heute als Fluoreszenz Resonanz Energie Transfer (FRET) bezeichnen. Diequantenmechanischen Grundzüge des FRET wurden theoretisch von Theodor Förster postuliert. Er veröffentlichte 1948 in den Annalen der Chemie einen Artikel mit dem Titel„Intermolecular energy migration and fluorescence“ (Ann. Phys. Leipzig: 2: 55 - 75). In ihm beschrieb er, dass die Energie eines angeregten Teilchens nicht nur mittels Fluoreszenz und Phosphoreszenz, sondern auch noch über einen weiteren Weg übertragen werden kann. Er postulierte, dass die übertragene Energie proportional dem Kehrwert des Abstandes der beiden Fluorophoren zur sechsten Potenz ist. Noch heute erinnert der Begriff Förster-Radius an seine herausragenden Arbeiten. Siehe: Förster Energietransfer – FRET UW 17:38, 27. Dez 2004 (CET)

Der Förster-Radius ist der Abstand, bei dem die Effizienz der Energieübertragung 50% beträgt. Die Fluoreszenz scheint teilweise gelöscht. Der Betrag des Förster-Radius ist abhängig von der Wahl des Fluorophorenpaares. Er bewegt sich jedoch immer im Nanometerbereich. Für Wasser ergibt sich der Wert zu 1,33. UW 19:38, 27. Dez 2004 (CET)

Pollmann

Eine Frau die an der realschule Höxter mehrere fächer unterrichtet sie ist in der schüllerjugend nicht sehr beliebt da sie sehr oft versucht,ins privat leben der schüler einzugreifen auszerdem kan man nicht mit ihr reden !

was hat die denn nun mit nem Halbleiter zu tun :D