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Vorlesung Intermetallische Phasen

2. Elementare Metalle, metallischer Zustand

2.6 Strukturchemie IV: Elemente mit kovalenten Bindungsanteilen


Die B2-Elemente lassen sich strukturell mit Hilfe der 8-N-Regel erklären: Elemente der 4. Hauptgruppe sind vierbindig (C, Si, Ge und graues Sn: Diamantstruktur), Elemente der 5. Hauptgruppe sind dreibindig (P, As, Sb, Bi) und die Elemente der 6. Hauptgruppe sind zweibindig (Se, Te).
Dabei ist interessant, daß sich die Strukturtypen der schweren Elemente der 5. (CN 3+3) und 6. (CN 2+4) Hauptgruppe aus der alpha-Po-Struktur (einfach kubisch, CN 6) ableiten lassen (Übergang kovalente -> metallische Elemente).
- Si, Ge, Sn (grau) Po As, Sb, Bi Se, Te
VRMLs VRML VRML VRML VRML
Gifs

Die elektronischen Strukturen dieser Elemente (unten die Zustandsdichet DOS) zeigen kleine Bandlücken. Z.B. für die Bandstruktur der Diamant-Strukturen:

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Größe und Art (d: direkte Bandlücke, i: indireke Bandlücke) der Bandlücken bei B2-Elementen:

Substanz Bandlücke Eg [eV] bei 0 K
C (Diamant) indirekt 5.4
Si indirekt 1.17
Ge indirekt 0.744
Sn (alpha) direkt 0
As klein
Sb direkt 0
Bi direkt 0
Se 2.2
Te direkt 0.33

Die untenstehende Abbildung zeigt die allgemeine Bandstruktur der Elementhalbleiter mit Diamantstruktur:

Die Unterschiede liegen für die jeweiligen Elemente in Details: Si hat eine indirekte Bandlücke von 1.17 eV, bei Ge beträgt die Bandlücke 0.744 eV.
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