„Zinkblende-Struktur“ – Versionsunterschied
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Aufgrund des Verhältnisses der [[Ionenradius|Ionenradien]] im Sphalerit (''Zinkblende'', ''[[Zinksulfid]]'', ZnS) bilden die [[Sulfid]]-[[Anion]]en eine [[Kubisches Kristallsystem|kubisch]]-[[dichteste Kugelpackung]] in Form einer [[kubisch flächenzentriert]]en [[Elementarzelle]] (KfZ, fcc), worin die kleineren [[Zink]]-[[Kation]]en sich regelmäßig in der Hälfte (4) der insgesamt 8 [[Tetraederlücke]]n aufhalten.<ref name="Ulrich Müller" /> |
Aufgrund des Verhältnisses der [[Ionenradius|Ionenradien]] im Sphalerit (''Zinkblende'', ''[[Zinksulfid]]'', ZnS) bilden die [[Sulfid]]-[[Anion]]en eine [[Kubisches Kristallsystem|kubisch]]-[[dichteste Kugelpackung]] in Form einer [[kubisch flächenzentriert]]en [[Elementarzelle]] (KfZ, fcc), worin die kleineren [[Zink]]-[[Kation]]en sich regelmäßig in der Hälfte (4) der insgesamt 8 [[Tetraederlücke]]n aufhalten.<ref name="Ulrich Müller" /> |
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Wie die [[Diamantstruktur]] besteht die Zinkblendestruktur aus einem kubisch-flächenzentrierten Gitter und der Basis {(0,0,0), (1/4,1/4,1/4)}. Im Unterschied zur Diamantstruktur, in der beide [[Punktlage|kristallographischen Lagen]] von [[Kohlenstoff|C]]-Atomen besetzt sind, liegen hier auf (0,0,0) S-Ionen und auf (1/4,1/4,1/4) Zn-Ionen. Dadurch verringert sich die Symmetrie von kubisch-hexakisoktaedrisch auf kubisch-hexakistetraedrisch. |
Wie die [[Diamantstruktur]] besteht die Zinkblendestruktur aus einem kubisch-flächenzentrierten Gitter und der Basis {(0,0,0), (1/4,1/4,1/4)}. Im Unterschied zur Diamantstruktur, in der beide [[Punktlage|kristallographischen Lagen]] von [[Kohlenstoff|C]]-Atomen besetzt sind, liegen hier auf (0,0,0) S-Ionen und auf (1/4,1/4,1/4) Zn-Ionen. Dadurch verringert sich die Symmetrie (siehe dazu auch [[Rotationsachse]]) von kubisch-hexakisoktaedrisch auf kubisch-hexakistetraedrisch.<ref name="Gerd Czycholl">{{Literatur |Autor=Gerd Czycholl |Titel=Theoretische Festkörperphysik Band 1: Grundlagen: Phononen und Elektronen in Kristallen |Verlag=Springer-Verlag |Ort= |Datum=2015 |ISBN=978-3-662-47141-8 |Seiten= |Online=[https://books.google.com/books?id=VQ8pCwAAQBAJ&newbks=0&hl=en books.google.com]}}</ref> |
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* Die [[Rotationsachse #Symmetrieachsen|Tetragyre]] <100> wird zur [[Tetragyroide]], |
* Die [[Rotationsachse #Symmetrieachsen|Tetragyre]] <100> wird zur [[Tetragyroide]], |
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* die [[Trigyroide]] <111> wird zur Trigyre, |
* die [[Trigyroide]] <111> wird zur Trigyre, |
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* eine [[Ebenenspiegelung|Spiegelebene]] (100) und eine Digyre <110> verschwinden. |
* eine [[Ebenenspiegelung|Spiegelebene]] (100) und eine Digyre <110> verschwinden. |
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Siehe auch [[Rotationsachse]]. |
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Die [[Raumgruppe]] der Zinkblende-Struktur ist 216 oder F{{overline|4}}3m (in [[Hermann-Mauguin-Symbolik]]); die [[Strukturtyp #Strukturbericht-Bezeichnungen|Strukturbericht-Bezeichnung]] lautet "B3".<ref name="Ulrich Müller" /> |
Die [[Raumgruppe]] der Zinkblende-Struktur ist 216 oder F{{overline|4}}3m (in [[Hermann-Mauguin-Symbolik]]); die [[Strukturtyp #Strukturbericht-Bezeichnungen|Strukturbericht-Bezeichnung]] lautet "B3".<ref name="Ulrich Müller" /> |
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[[Datei:III-V-Halbleiter.png|mini|[[Bandlücke]] und [[Gitterkonstante]] von III-V-Halbleitern. Die Linien zwischen den Elementen stehen für [[Chemische Verbindung #Binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen|ternäre Verbindungen]]. <!-- Die [[Wurtzit]]-Kristalle besitzt zwei Gitterkonstanten a und c, die [[Zinkblende]]-Kristalle nur eine einzige. -->]] |
[[Datei:III-V-Halbleiter.png|mini|[[Bandlücke]] und [[Gitterkonstante]] von III-V-Halbleitern. Die Linien zwischen den Elementen stehen für [[Chemische Verbindung #Binäre, ternäre und quaternäre Verbindungen|ternäre Verbindungen]]. <!-- Die [[Wurtzit]]-Kristalle besitzt zwei Gitterkonstanten a und c, die [[Zinkblende]]-Kristalle nur eine einzige. -->]] |
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Neben dem Namensgeber Zinkblende (ZnS) kristallisieren noch einige andere Materialien – vornehmlich [[Halbleiter]] – in dieser Kristallstruktur. Dazu zählen unter anderem die I-VII-, [[II-VI-Verbindungshalbleiter|II-VI-]] und [[III-V-Verbindungshalbleiter]], wie zum Beispiel CuCl, AgI, ZnS und SiC. Wichtigster Vertreter ist wahrscheinlich das [[Galliumarsenid]] (GaAs).<ref name="Ulrich Müller" /> |
Neben dem Namensgeber Zinkblende (ZnS) kristallisieren noch einige andere Materialien – vornehmlich [[Halbleiter]] – in dieser Kristallstruktur. Dazu zählen unter anderem die I-VII-, [[II-VI-Verbindungshalbleiter|II-VI-]] und [[III-V-Verbindungshalbleiter]], wie zum Beispiel [[Kupfer(I)-chlorid|CuCl]], [[Silberiodid|AgI]], [[Zinksulfid|ZnS]] und [[Siliciumcarbid|SiC]]. Wichtigster Vertreter ist wahrscheinlich das [[Galliumarsenid]] (GaAs).<ref name="Ulrich Müller" /><ref name="Gerd Czycholl" /> |
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In Konkurrenz zur Zinkblende-Struktur steht die [[hexagonal]]e [[Wurtzit-Struktur]], in der andere wichtige Halbleiter kristallisieren, darunter [[GaN]]. Die nebenstehende Abbildung gibt einen für die Anwendungen wichtigen vergleichenden Überblick. |
In Konkurrenz zur Zinkblende-Struktur steht die [[hexagonal]]e [[Wurtzit-Struktur]], in der andere wichtige Halbleiter kristallisieren, darunter [[GaN]]. Die nebenstehende Abbildung gibt einen für die Anwendungen wichtigen vergleichenden Überblick. |
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Version vom 12. Dezember 2023, 15:56 Uhr
Die Zinkblende-Struktur oder auch Sphalerit-Struktur beschreibt einen Kristallstrukturtyp, in dem eine Reihe schwach polarisierter Ionenverbindungen kristallisieren. In reinen Ionenverbindungen sind keine solche Strukturen bekannt.[1]
Aufgrund des Verhältnisses der Ionenradien im Sphalerit (Zinkblende, Zinksulfid, ZnS) bilden die Sulfid-Anionen eine kubisch-dichteste Kugelpackung in Form einer kubisch flächenzentrierten Elementarzelle (KfZ, fcc), worin die kleineren Zink-Kationen sich regelmäßig in der Hälfte (4) der insgesamt 8 Tetraederlücken aufhalten.[1]
Wie die Diamantstruktur besteht die Zinkblendestruktur aus einem kubisch-flächenzentrierten Gitter und der Basis {(0,0,0), (1/4,1/4,1/4)}. Im Unterschied zur Diamantstruktur, in der beide kristallographischen Lagen von C-Atomen besetzt sind, liegen hier auf (0,0,0) S-Ionen und auf (1/4,1/4,1/4) Zn-Ionen. Dadurch verringert sich die Symmetrie (siehe dazu auch Rotationsachse) von kubisch-hexakisoktaedrisch auf kubisch-hexakistetraedrisch.[2]
- Die Tetragyre <100> wird zur Tetragyroide,
- die Trigyroide <111> wird zur Trigyre,
- eine Spiegelebene (100) und eine Digyre <110> verschwinden.
Die Raumgruppe der Zinkblende-Struktur ist 216 oder F43m (in Hermann-Mauguin-Symbolik); die Strukturbericht-Bezeichnung lautet "B3".[1]
Neben dem Namensgeber Zinkblende (ZnS) kristallisieren noch einige andere Materialien – vornehmlich Halbleiter – in dieser Kristallstruktur. Dazu zählen unter anderem die I-VII-, II-VI- und III-V-Verbindungshalbleiter, wie zum Beispiel CuCl, AgI, ZnS und SiC. Wichtigster Vertreter ist wahrscheinlich das Galliumarsenid (GaAs).[1][2]
In Konkurrenz zur Zinkblende-Struktur steht die hexagonale Wurtzit-Struktur, in der andere wichtige Halbleiter kristallisieren, darunter GaN. Die nebenstehende Abbildung gibt einen für die Anwendungen wichtigen vergleichenden Überblick.
Literatur
- Martin Okrusch, Siegfried Matthes: Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. 7. Auflage. Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2005, ISBN 3-540-23812-3, S. 34.
- Paul Ramdohr, Hugo Strunz: Klockmanns Lehrbuch der Mineralogie. 16. Auflage. Ferdinand Enke Verlag, 1978, ISBN 3-432-82986-8, S. 133.
- Flash: 3D Crystal Viewer: Zinkblende-Struktur
Einzelnachweise
- ↑ a b c d Ulrich Müller: Anorganische Strukturchemie. Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-8348-9545-5, S. 82–86, 176 ff. (books.google.com).
- ↑ a b Gerd Czycholl: Theoretische Festkörperphysik Band 1: Grundlagen: Phononen und Elektronen in Kristallen. Springer-Verlag, 2015, ISBN 978-3-662-47141-8 (books.google.com).