AC III Übung 7 - Freie Universität · 2019. 6. 7. · 3. Kröger-Vink Notation 𝑀𝑠 𝑐...
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AC IIIÜbung 7
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1. Idealer Festkörper
- Ein idealerer Festkörper besteht zu 100% aus einer definierten Abfolge von kleinsten Baueinheiten mit Nah- und Fernordnung, sowie ohne Fehlstellen und Defekte.
- Defekte sind Entropie begünstigt.
- Ein idealer Festkörper erlaubt keine Transsportmechanismen.→ Defekte sind Voraussetzung für ionische Leitfähigkeit. → Reaktivität im Festkörper gibt es nur durch das Vorliegen von Defekten (Kinetik von Festkörperreaktionen:
lokaler Transport von Materie unter chemischen Gradienten).
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2. Null dimensionaler Defekte (Punktdefekte)
Natürliche Beispiele für extrinsische Defekte:
Edelsteine wie Rubin (rot) oder Saphir (blau),
-> Aluminiumoxid (Korund, Al2O3) mit geringen
Mengen fremder Metallatome auf Al-
Positionen
Intrinsisch Defekte: Extrinsische Defekte:
Verbindung wird nicht verändert. Verbindung wird verändert.Bsp. Dotierung
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2. 1D-Defekte (Linienfehler)
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2. 2D-Defekte (Flächenfehler)
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3. Kröger-Vink Notation
𝑀𝑠𝑐
Allgemein:
M = Spezies (Atomsymbol, Valenz V, Elektron e)
c = Ladung (im Vergleich zum ausgangs Gitter)x = neutral, • = positiv, ‘ = negativ
S= Gitterposition des ausgangs Gitters (Atomsymbol, Zwischengitterposition i)
a) Mit As dotiertes Silizium. 𝐴𝑔𝑆𝑖𝑥
b) Schottky-Defekt in Rutil. 𝑉𝑇𝑖||||
+ 2 𝑉𝑂•• + 𝑇𝑖𝑉
•••• + 2 𝑂𝑉||
alternative: 𝑉𝑇𝑖||||
+ 2 𝑉𝑂•• + (𝑇𝑖𝑂2 )g
Ladungsneutralität im Schottky-Paar!
c) Frenkel Defekt in AgCl. Frenkel: Kleineres oder niedriger geladenes Ion
𝑉𝐴𝑔|+ 𝐴𝑔𝑖
•
d) Anti-Frenkel Defekt in Wurzit. Anti-Frenkel: Größeres oder höher geladenes Ion
Wurzit β-ZnS 𝑉𝑆•• + 𝑆𝑖
||
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3. Kröger-Vink
Allgemeine und Anorganische Chemie, Erwin Riedel, Hans-Jürgen Meyer, Auflage 115.4.4 Dotierte Halbleiter (Storstellenhalbleiter), S. 312
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4. Glas
Definition Glaszustand:
• Nahordnung aber keine Fernordnung (Ordnung nur in kleinem Bereich im Gegensatz zu Kristallen)
• Festkörper der beim Erwärmen schmilzt• Ohne Kristallisation erstarrende Schmelze• Metastabiler Zustand
Für ausführlichere Definitionen siehe Lehrbücher (Müller, Riedel, etc.).
Eigenschaften von Glas:
• Chemisch resistent• Optisch transparent• Formstabil• Bruchgefahr• etc.
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4. Nah- und Fernordnung
a) Gläsern, ionischen Flüssigkeiten, amorphe Festkörperb) Intermetallischen Phasen, Legierungen, Nanostrukturenc) Polymere, COFs, MOFs
Nahordnung Fernordnung
a) ja nein
b) ja begrenzt
c) ja MOFs
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5. Nah- und Fernordnung
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6. Nanostrukturen
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6. Nanostrukturen
Anorganische Strukturchemie, Ulrich Müller, 6, S. 349Kapitel 20: Nanostrukturen