Ein Beispiel für die Fehlordnung der Elektronen; Elektronen und Defektelektronen in α-Ag₂S

Zusammenfassung

Ein instruktives Beispiel für die Diskussion der Fehlordnung der Elektronen in festen Stoffen ist α-Ag₂S, die oberhalb 179 °C stabile kubische Hochtemperaturmodifikation des Silbersulfids, die vor allem von Wagner [V.1], Mijatani [V.2] sowie dem Verfasser und Sattler [V.3] untersucht wurde. Bereits Tubandt und Reinhold [V.4] haben gefunden, daß die Leitfähigkeit von α-Silbersulfid um etwa den Faktor 20 zunimmt, wenn Silbersulfid statt mit Schwefel mit metallischem Silber ins Gleichgewicht gebracht wird. Das steht auch in Übereinstimmung mit neueren Ergebnissen, wonach die Konzentration der freien Elektronen sich ebenfalls um etwa den Faktor 20 ändern kann. Bei einer präzisen Betrachtung muß jedoch beachtet werden, daß sich — wie weiter unten diskutiert wird — parallel zur Änderung der Konzentration die thermodynamische Aktivität der Elektronen um etwa einen Faktor 100 ändert, d. h., das thermodynamische Verhalten der Elektronen in α-Silbersulfid ist nicht mit Hilfe der Boltzmann-Näherung verständlich. Das Verhalten wird dann quantitativ deutbar, wenn man für die Elektronen Entartung annimmt und die Fermi-Dirac-Statistik anwendet. Damit kann man Theorie und Experiment quantitativ in Übereinstimmung bringen.