Stöchiometrische (intrinsische) Kristallfehler: Frenkel & Schottky

Stöchiometrische Defekte bewahren das Gesamt-Kation:Anion-Verhältnis der Verbindung. Sie entstehen durch thermische Vibration/Entropie – keine Verunreinigungen nötig.

Frenkel-Defekt

• Kation (meist kleiner) verlässt Gitterstelle → Interstitiale Stelle.
• Erzeugt Leerstelle-Interstitielle-Paar.
• Häufig in AgCl, AgBr, ZnS (Kation << Anion).
• Dichte unverändert (Masse/Volumen konstant).
• Erhöht die ionische Leitfähigkeit (mobile interstitielle Kationen).

Schottky-Defekt

• Paar von gegensätzlich geladenen Ionen (Kation + Anion) fehlt im Gitter.
• Erhält Ladeneutralität.
• Häufig in NaCl, KCl, CsCl (ähnliche Ionengegrößen, hohe Koordination).
• Dichte verringert (Masse ↓, Volumen ~konstant).
• Erhöht die ionische Leitfähigkeit (Leerstelle-Migration).

Thermodynamik

Gleichgewichtskonzentration: n/N = exp(–E_f/2kT) für Schottky; exp(–E_f/kT) für Frenkel. E_f = Bildungsenergie. Steigt exponentiell mit der Temperatur.

Kontrast: Nicht-stöchiometrische Defekte

Beinhalten Abweichung vom idealen Verhältnis (z. B. Fe₁₋ₓO, Sauerstoffleerstellen in TiO₂). Erfordern Ladungskompensation (gemischte Valenz, interstitielle Ionen).