Zinkblende-Struktur

Zinkblende/Sphalerit-Struktur (α-ZnS)

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 Raumgruppe der Zinkblende-Struktur ist 216 oder F43m (in Hermann-Mauguin-Symbolik); die Strukturbericht-Bezeichnung lautet "B3".[1]

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, 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

  1. ↑ 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).
  2. ↑ 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).