Description de ZnS wurtzite

On présente la structure wurtzite qui dérive de l'empilement hexagonal compact (hc).

La structure ZnS est présentée mais les ions ne sont pas topologiquement identiques (on ne peut permuter leur position).

Description : S^2- (hc) avec Zn²⁺ dans la moitié des sites tétraédriques
Coordinance :           Zn²⁺ : 4 (tétraédrique)                    S^2- : 4 (tétraédrique) 

Motif : ZnS           Z = 1          a = 381,1 pm           c = 623,4 pm               τ = 0,68               ρ = 4,1 g.cm^-3              d [Zn-S] = 233,4 pm
R⁺ = 60 pm         R^- = 184 pm                                on note que c = a√8/3
 

                                Il s'agit de deux sous-réseaux hexagonaux compacts décalés de R⁺+ R^- selon l'axe c.

Le sulfure de zinc existe principalement sous deux formes cristallines, ce dualisme étant souvent donné en exemple de polymorphisme.

Dans ces deux formes, la géométrie de Zn est tétraédrique et celle de S également :

• la forme la plus stable est cubique appelée sphalérite (anciennement blende). Cette forme cristalline a donné son nom à la
configuration cristalline d'un grand nombre de composés III-V, dont beaucoup sont des semi-conducteurs (GaAs, GaP, InAs, ...).

• l'autre forme est hexagonale, connue sous le nom minéral de wurtzite, dans laquelle deux mailles hexagonales compactes de
chaque élément sont imbriquées l'une dans l'autre. Elle donne son nom à la configuration cristalline d'autres formes répandues de
semi-conducteurs (ZnO, CdS, CdSe, α-SiC, GaN, AlN, ...)

On a complété le réseau pour pouvoir visualiser les hexagones complets et retrouver les empilements AB d'ions de soufre dans lequel se sont glissés des ions de zinc. Les ions soufre de la mailles élémentaires ont été colorés en rouge. Jmol niveau utilisateur : (totalement facultatif et seulement pour ceux qui sont intéressés par l'utilisation de cet outil) Cliquer sur "sélectionner" puis "Halos de sélection", ensuite "sélectionner" puis "Aucun". Cliquer sur "régler la cueillette" puis "Sélectionner atome". Sélectionner tous les atomes rouge et par "Couleur" puis "Atome" et "Jaune" redonner la bonne couleur aux ions soufre. Remarque : "Sélectionner" puis "Inverser la sélection" affiche l'inverse. Actualiser la page permet de revenir à la figure initiale. Observer l'empilement quand la couleur est uniformisée et éliminer les ions soufre pour visualiser uniquement les ions zinc ("Sélectionner" puis "Elément" puis "Zn - zinc" puis "afficher uniquement la sélection"). Constatez que l'empilement des ions zinc est du même type que celui des ions soufre. Mesurez les distances si nécessaire.