IVVIVerbindungen

IV-VI-Verbindungen sind chemische Verbindungen zwischen Elementen der Hauptgruppe IV des Periodensystems (C, Si, Ge, Sn, Pb) und Chalkogenen der Gruppe VI (S, Se, Te). Sie bilden eine Klasse binärer Halbleiter, deren Eigenschaften stark vom gewählten Metall und Chalkogen abhängen. Typische Vertreter sind SiS2, GeS2, GeSe, SnS, SnSe, GeTe, SnTe sowie PbS, PbSe und PbTe.

Strukturell zeigen viele IV-VI-Verbindungen eine GeS- bzw. SnS-ähnliche orthorhombische Struktur mit schichtförmigem Aufbau (GeS-Typ, Raumgruppe Pnma). Die Bindungen sind anisotrop, und zwischen den Schichten liegen schwächere Kräfte, was zu richtungsabhängigen elektronischen und thermischen Eigenschaften führt. Abhängigkeiten von Temperatur, Druck oder Zusammensetzung können Phasenänderungen oder Strukturveränderungen hervorrufen.

Eigenschaften: Die Bandlücken liegen typischerweise im Bereich von 0,2 bis 2 eV, wodurch diese Materialien als Halbleiter fungieren. Sie zeigen teils geringe bis mittlere Wärmeleitfähigkeit und ausgeprägte anisotropische Transportverhalten. Die optischen Eigenschaften lassen sich durch Variation von M- und X- Elementen sowie durch Legieren einstellen. Durch Legierungen oder Defekte lassen sich elektronische Eigenschaften gezielt steuern.

Anwendungen und Herstellung: IV-VI-Verbindungen finden Anwendung in der Thermoelektrik, Infrarotdetektoren und potenziell in der Photovoltaik sowie in der Optoelektronik. Sie lassen sich durch direkte Reaktion der Elemente, chemische Dampfabscheidung oder andere Festkörper-Syntheseverfahren herstellen. Die Stabilität variiert mit Strukturtyp, Temperatur und Zusammensetzung.