Lösungen zur Übung 3.3-4

Der Kristallstrukturtyp von ZrO2 (Kubisches Zirkonoxid)

Gehört der ZrO2 Kristall zur Gruppe der Kristalle mit ZnS - Struktur? Was ist das Bravaisgitter? Wie sieht die Basis aus? Was macht den Unterschied zum GaAs?
Vergleichen wir erst mal die beiden Kristalltypen

Die ZrO2 - Struktur
ZnS structure
Die ZnS Struktur
Die blauen Atome "passen". Das Bravaisgitter ist also identisch: Wir haben ein fcc Gitter.
Aber es gibt doppelt so viele rote (Sauerstoff)atome links wie "innere" Atome rechts.
Wir haben also beim ZrO2 zwei Sauerstoffatome in der Basis, eines - wie bei der ZnS Struktur bei (1/4, 1/4, 1/4), das zweite sitzt bei (1/4, 3/4, 1/4).
Wir haben also keine ZnS Struktur.
Die Bindungsstruktur ist im übrigen auch völlig anders.
Während im GaAs jedes Ga oder As Atom immer vier nächste Nachbarn der jeweils anderen Sorte hat, sieht ein Zr Atom 8 nächste Sauerstoffnachbarn, während ein Sauerstoffatom im Zentrum eines Tetraeders aus 4 Zr Atomen sitzt.
Das ist nicht ganz leicht zu sehen; das Bild unten hilft.
Soution exercise zro2 structure
     

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© H. Föll (MaWi 1 Skript)