Universiẗat, Diss., 2002--Kiel.

In der vorliegenden Arbeit wurden Verbindungen untersucht, die reguläre oder verzerrte planar-quadratische Chalkogenschichten als ein wesentliches Strukturelement enthalten. Neben der Darstellung neuer Verbindungen und der Identifizierung des Phasenbestandes in den binären Zustandsdiagrammen Ln – Se lag das Hauptaugenmerk der Untersuchungen auf der Aufklärung der z. T. komplexen Überstrukturen und deren kristallchemischen Einordnung sowie auf den elektronischen Eigenschaften der Verbindungen. Methodisch kamen zur Strukturlösung und -beschreibung dabei sowohl Röntgen- und Elektronenbeugung, als auch hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie und Elektronenholographie zum Einsatz. Bei Strukturverfeinerungen der kommensurabel und inkommensurabel modulierten Strukturen wurde in vielen Fällen das Superraumkonzept angewandt, das eine einheitlichere Beschreibung verwandter Strukturen in höherdimensionalen Superraumgruppen ermöglicht. Im einzelnen wurden die Polyselenide PrSe2 und NdSe2 (beide kristallisieren im CeSe2-Typ) und SmSe1.9 (CeSe1.9-Typ) sowie die selenärmeren Verbindungen Ln8Se15 mit Ln = Y, Gd, Tb, Dy, Ho und Er (alle: Gd8Se15-Typ) hergestellt und erstmals strukturell charakterisiert. Diese Verbindungen kristallisieren als kommensurable Überstrukturen eines hochsymmetrischen Aristotyps, des ZrSSi-Typs. Die ebenfalls neu aufgefundenen Selenide Nd0.6Gd0.4Se1.85 und PrSe1.85 bilden dagegen inkommensurabel modulierte Strukturen aus und werden mit Hilfe des Superraumformalismus beschrieben. Die untersuchten Polyselenide weisen halbleitendes Verhalten auf und enthalten dreiwertige Lanthanoidmetalle. Die ebenfalls neu aufgefundenen Substanzklasse der Lanthanoidselenidditelluride LnSeTe2 (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm) sind als ternäre Ordnungsvarianten des NdTe3-Typs zu beschreiben. Die Verbindungen LaSeTe2, CeSeTe2, PrSeTe2 und NdSeTe2 durchlaufen reversible, temperaturabhängige Phasentransformationen von einer nicht modulierten Hochtemperaturphase in eine inkommensurabel modulierte Tieftemperaturphase, die mit einem Metall-Halbmetall-Übergang korreliert.

In der vorliegenden Arbeit wurden Verbindungen untersucht, die reguläre oder verzerrte planar-quadratische Chalkogenschichten als ein wesentliches Strukturelement enthalten. Neben der Darstellung neuer Verbindungen und der Identifizierung des Phasenbestandes in den binären Zustandsdiagrammen Ln – Se lag das Hauptaugenmerk der Untersuchungen auf der Aufklärung der z. T. komplexen Überstrukturen und deren kristallchemischen Einordnung sowie auf den elektronischen Eigenschaften der Verbindungen. Methodisch kamen zur Strukturlösung und -beschreibung dabei sowohl Röntgen- und Elektronenbeugung, als auch hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie und Elektronenholographie zum Einsatz. Bei Strukturverfeinerungen der kommensurabel und inkommensurabel modulierten Strukturen wurde in vielen Fällen das Superraumkonzept angewandt, das eine einheitlichere Beschreibung verwandter Strukturen in höherdimensionalen Superraumgruppen ermöglicht. Im einzelnen wurden die Polyselenide PrSe2 und NdSe2 (beide kristallisieren im CeSe2-Typ) und SmSe1.9 (CeSe1.9-Typ) sowie die selenärmeren Verbindungen Ln8Se15 mit Ln = Y, Gd, Tb, Dy, Ho und Er (alle: Gd8Se15-Typ) hergestellt und erstmals strukturell charakterisiert. Diese Verbindungen kristallisieren als kommensurable Überstrukturen eines hochsymmetrischen Aristotyps, des ZrSSi-Typs. Die ebenfalls neu aufgefundenen Selenide Nd0.6Gd0.4Se1.85 und PrSe1.85 bilden dagegen inkommensurabel modulierte Strukturen aus und werden mit Hilfe des Superraumformalismus beschrieben. Die untersuchten Polyselenide weisen halbleitendes Verhalten auf und enthalten dreiwertige Lanthanoidmetalle. Die ebenfalls neu aufgefundenen Substanzklasse der Lanthanoidselenidditelluride LnSeTe2 (Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm) sind als ternäre Ordnungsvarianten des NdTe3-Typs zu beschreiben. Die Verbindungen LaSeTe2, CeSeTe2, PrSeTe2 und NdSeTe2 durchlaufen reversible, temperaturabhängige Phasentransformationen von einer nicht modulierten Hochtemperaturphase in eine inkommensurabel modulierte Tieftemperaturphase, die mit einem Metall-Halbmetall-Übergang korreliert.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden thermodynamische Modellationen, Synthesen und Strukturuntersuchungen zu Lanthanoidpolysulfiden und den selenärmeren Lanthanoid-polyseleniden durchgeführt. Bereits bekannte thermodynamische Daten der Lanthanoidpolysulfide, welche durch Gesamtdruckmessungen ermittelt wurden, konnten genutzt werden, um neue Synthesewege zur Darstellung der Lanthanoidpolysulfide thermodynamisch zu modellieren. Im Rahmen dieser Modellierungen wurde für Praseodym exemplarisch gezeigt, dass ein chemischer Gasphasentransport der Polysulfide unter Zugabe von Br2(l) und unter der Ausbildung des Transportmittels SBr2(g) möglich ist. Des Weiteren konnte die Synthese der Verbindungen LnS1.9 (Ln = La – Nd, Gd) unter Verwendung von HgS als Sulfiddonor durchgeführt und anhand der entwickelten elektrochemischen Spannungsreihe anorganischer sulfidischer Festkörper sowie weiterführender thermodynamischer Rechnungen rationalisiert werden. Die durch thermodynamische Rechnungen optimierten Synthesen lieferten Kristalle guter bis hervorragender Qualität, welche durch anschließende Röntgen¬beugungsexperimente charakterisiert wurden. Anhand dieser Daten konnten die Kristallstrukturen einer Vielzahl von Lanthanoidpolychalkogeniden LnQ2–δ (Ln = La – Ho, Y; Q = S, Se; 0 £  £ 0.15) gelöst und verfeinert werden. Die Strukturtypen, welche im Rahmen dieser Arbeit für die Lanthanoidpolychalkogenide gefunden wurden, sind der CeSe2-Typ, der CeSe1.9-Typ, eine niedersymmetrische Form des GdSe1.875-Typs und eine inkommensurabel modulierte Variante des PrSe1.85-Typs. Da es sich bei allen beschriebenen Verbindungen um Überstrukturen des ZrSSi-Typs handelt, wurden zur Veranschaulichung dieser Tatsache Bärnighausen-Stammbäume für die gefundenen Strukturtypen aufgestellt. Anhand dieser Stammbäume wurde illustriert, wie sich die Atomlagen der niedersymmetrischen Überstrukturen aus denen des hochsymmetrischen Aristotyps ableiten lassen.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden thermodynamische Modellationen, Synthesen und Strukturuntersuchungen zu Lanthanoidpolysulfiden und den selenärmeren Lanthanoid-polyseleniden durchgeführt. Bereits bekannte thermodynamische Daten der Lanthanoidpolysulfide, welche durch Gesamtdruckmessungen ermittelt wurden, konnten genutzt werden, um neue Synthesewege zur Darstellung der Lanthanoidpolysulfide thermodynamisch zu modellieren. Im Rahmen dieser Modellierungen wurde für Praseodym exemplarisch gezeigt, dass ein chemischer Gasphasentransport der Polysulfide unter Zugabe von Br2(l) und unter der Ausbildung des Transportmittels SBr2(g) möglich ist. Des Weiteren konnte die Synthese der Verbindungen LnS1.9 (Ln = La – Nd, Gd) unter Verwendung von HgS als Sulfiddonor durchgeführt und anhand der entwickelten elektrochemischen Spannungsreihe anorganischer sulfidischer Festkörper sowie weiterführender thermodynamischer Rechnungen rationalisiert werden. Die durch thermodynamische Rechnungen optimierten Synthesen lieferten Kristalle guter bis hervorragender Qualität, welche durch anschließende Röntgen¬beugungsexperimente charakterisiert wurden. Anhand dieser Daten konnten die Kristallstrukturen einer Vielzahl von Lanthanoidpolychalkogeniden LnQ2–δ (Ln = La – Ho, Y; Q = S, Se; 0 £  £ 0.15) gelöst und verfeinert werden. Die Strukturtypen, welche im Rahmen dieser Arbeit für die Lanthanoidpolychalkogenide gefunden wurden, sind der CeSe2-Typ, der CeSe1.9-Typ, eine niedersymmetrische Form des GdSe1.875-Typs und eine inkommensurabel modulierte Variante des PrSe1.85-Typs. Da es sich bei allen beschriebenen Verbindungen um Überstrukturen des ZrSSi-Typs handelt, wurden zur Veranschaulichung dieser Tatsache Bärnighausen-Stammbäume für die gefundenen Strukturtypen aufgestellt. Anhand dieser Stammbäume wurde illustriert, wie sich die Atomlagen der niedersymmetrischen Überstrukturen aus denen des hochsymmetrischen Aristotyps ableiten lassen.