liber das Teilchenwachstum sublimierbarer Stoflfe, 

 dargestellt am Beispiel des Zinksulfids 



W. MiJLLER und W. Jaenicke 



Lahoratoriiim fiir Elektioneiimikroskopie 

 und histilut fiir physikalische und Elektiochemie, Technische Hochschule, Karlsruhe 



Chemisch gefalltes ZnS besitzt fiir industrielle Ver- 

 wendung (z. B. fiir Leuchtschirme) im allgemeinen 

 eine zu kleine mittlere KorngroBe (Leverenz, 1949). 

 Die Keimbildungsgeschwindigkeit fiir die Entste- 

 hung des ZnS aus der chemischen Fallung ist nam- 

 lich sehr groB, so daB relativ kleine Primarkristallite 

 entstehen. Fiir verschiedene Faliungen ergaben sich 

 21, 25 und 16 m// als mittlerer Korndurchmesser. 

 Sie wurden aus Zinksulfatlosung mit Natriumsulfid- 

 losung gefallt. Die Bedingungen fiir ein Kornwachs- 

 tum wurden untersucht und auch versucht, den 

 Wachstumsmechanismus aufzudecken. 



Prinzipiell liiBt sich ein Wachstum durch eine 

 Warmebehandlung erreichen. Reines Zinksulfid (er- 

 halten durch mehrtagige Dialyse) wachst beim Glii- 

 hen bei 600 C nach 30 Minuten von 20 auf 47 m// 

 mittlerer KorngroBe an. Verlangerung der Gliih- 

 dauer bringt kein wesentliches Wachstum mehr. 



Versetzt man das dialysierte Zinksulfid mit NaCI, 

 so wachsen die Kristallite unter genau den gleichen 

 Bedingungen betrachtlich starker an. Die mittlere 

 KorngroBe betriigt nun etwa 200 m//, also etwa das 

 4,5fache wie beim reinen ZnS. Nach dem Gliihen 

 wurde der Fremdsalzgehalt wieder herausgewaschen. 

 Gegliiht wurde immer in StickstofTatmosphare, um 

 Oxydbildung zu verhindern. 



Im einzelnen hiingt das Teilchenwachstum und 

 auch die Teilchenform von einer Reihe von Parame- 

 tern ab wie z. B. von den Ausgangssubstanzen fiir 

 die Fallung, den Fiillungsbedingungen, der Art und 

 Konzentration des Fremdsalzes und von der Tempe- 

 ratur und Dauer der Gliihbehandlung. Diese Para- 

 meter wurden variiert. Es wird im folgenden auf 

 einige Teilergebnisse naher eingegangen. 



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Abb. 1 zeigt einige Verteilungskurven iiber die 

 KorngroBen der ZnS-Kristalle in Abhiingigkeit von 

 der Gliihzeit. Die ZnS-Proben wurden hierzu aus 

 ZnS04 mit Na.S gefallt, dialysiert und dann mit 

 NaCl versetzt. Zur Ermittlung der Verteilungskurven 

 wurden jeweils einige Hundert bis Tausend Teilchen 

 vermessen. Die Kurven sind auf gleiche Massen 

 normiert. Als Gliihzeiten wurden 3, 10, 15. 20, 30, 

 40 und 60 Minuten gewiihlt. Die Gliihtemperatur 

 betrug 600 C. Von 20 Minuten Gliihzeit ab bleibt 

 bei dieser Temperatur die Verteilungskurve prak- 

 tisch die gleiche. 



Abb. 2 zeigt die mittleren Korndurchmesser, 

 welche aus diesen Verteilungskurven gewonnen 

 wurden. Zum Vergleich sind die Werte fur reines 

 Zinksulfid mit eingetragen. 



ZnS existiert in 2 Modifikationen, der kubischen 

 Zinkblende und dem hexagonalen Wurtzit. Die Um- 

 wandlungstemperatur fiir den Ubergang der Blende 

 in Wurtzit liegt oberhalb 1000 C. Wie die geringen 

 Unterschiede in den Madelungskonstanten (1,6381 

 und 1,641) zeigen, liegen jedoch die Gitterenergien 

 beider Modifikationen nahe beieinander. So er- 

 scheint es moglich, daB Fremdsalzzusatz wie z. B. 

 NaCl bewirken kann. daB die Kristallite wahrend 

 ihres Wachstums bei wesentlich tieferer Temperatur 

 zum Teil Wurtzitstruktur annehmen. Dies gilt je- 

 doch nicht allgemein. So wird bei LiCl oder NaaSOj 



(D 



® Hacflstum der miHleren Korngro/ie you 

 InS * CI" in Hbh van der dluhieit 



I© lunahme des Wurzitanteils ♦,• 

 relativ lur Zinkblende 



(D mittlere Korngrofie von reinem Zn S 



(J) mittlere KorngrdPe von ZnS * SO,," 



® 



(D 

 (5) 



^00 250 



rjm^ 



Abb. 1. Verteilungskurven, auf gleiche Massen normiert, tiir 

 die Gluhzeiten 3, 10, 15 ,20, 30, 40, 60 Minuten. 



10 EO 30 kO 50 bO Minuten 

 k 8 12 16 20 ?it 



Abb. 2. Mittlere Korndurchmesser in Abhangigkeit von der 

 Gluhzeit und Wurtzitanteil zu Blendeanteil in Abh. von der 

 Gliihzeit. (Gestrichelte Kurve gilt fur untere Zeitskala.) 



