Zinkblende-Struktur

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Elementarzelle von Sphalerit (Zinkblende, ZnS)

Die Zinkblende-Struktur oder auch Sphalerit-Struktur beschreibt einen Kristallstrukturtyp, in dem eine Reihe von schwach polarisierten Ionenverbindungen kristallisieren. Aufgrund der Ionenradienverhältnisse 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.

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 zu jener, in der beide kristallographische Lagen von C-Atomen besetzt sind, liegen hier S-Ionen auf (0,0,0) und Zn-Ionen auf (1/4,1/4,1/4). Dadurch verringert sich die Symmetrie von kubisch-hexakisoktaedrisch auf kubisch-hexakistetraedrisch. Die Tetragyre <100> wird zur Tetragyroide, die Trigyroide <111> wird zur Trigyre, eine Spiegelebene (100) und eine Digyre <110> verschwinden. Siehe auch Rotationsachse.

Bandlücke und Gitterkonstante von III-V-Halbleitern. Die Linien zwischen den Elementen stehen für ternäre Verbindungen.

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. Wichtigster Vertreter ist wahrscheinlich das Galliumarsenid (GaAs)

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[Bearbeiten]

  •  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