Synthese und in-situ Untersuchungen dreidimensionaler Silicium- und Germaniumnetzwerke unter Druck

Schwerpunkte der Arbeit waren die Synthese und in-situ Charakterisierung metastabiler Modifikationen der Elemente Silicium und Germanium, sowie die Darstellung binärer Silicide und Germanide der Erdalkali- und Seltenerdmetalle unter Druck (bis 20 GPa) und bei hoher Temperatur (bis 2200 K). Dabei konnten die Phasenbeziehungen von Allotropen des Germaniums näher beleuchtet werden und es gelang, eine neue Germaniummodifikation, Ge(hR8), in-situ strukturell zu charakterisieren. Die neu dargestellten metastabilen binären Silicide und Germanide unterteilen sich strukturell in solche, die clathratartige Tetrel-Netzwerke mit einer Koordinationszahl von drei und vier enthalten und in jene, bei denen die Anzahl benachbarter Tetrelatome vier übersteigt. So konnten beispielsweise Netzwerke dargestellt werden, die acht homonukleare Silicium oder Germanium Kontakte im Netzwerk aufweisen. Neben der strukturellen Charakterisierung standen die Bestimmungen der elektrischen Leitfähigkeit und des Magnetismus, sowie die Ermittlung der thermischen Eigenschaften im Focus der Arbeit.Key aspects of the present work were the synthesis and in-situ characterization of metastable modifications of elemental silicon and germanium as well as the preparation of binary silicides and germanides of the alkaline earth and rare earth metals under pressure (up to 20 GPa) and at elevated temperatures (up to 2200 K). In that process the phase relations of germanium allotropes could be examined more closely and led to the preparation of a new germanium modification, Ge(hR8), which could be structurally characterized by in-situ experiments. The prepared silicides and germanides can be structurally separated in those containing clathrate-like networks with a coordination number of three and four and those which contain more neighbors in the network than four e.g., eight homonuclear silicon or germanium contacts in the network of CeSi5 and CeGe5. Beside the structural characterization the determination of the electrical resistivity and the magnetical properties as well as the analysis of the thermal behavior were in focus of the work