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2026-01-24T08:36:22Z

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Cubic perovskite structure.png|200px|Struktur von Strontiumtitanat]]
| Kristallstruktur = Ja
| Strukturhinweis = {{Farbe|#008B8B|Kreis=1}} [[Strontium|Sr]]2+ {{0}} {{Farbe|#C0C0C0|Kreis=1}} [[Titan (Element)|Ti]]4+ {{0}} {{Farbe|#EE0000|Kreis=1}} [[Sauerstoff|O]]2−
| Andere Namen =
| Summenformel = SrTiO3
| CAS = {{CASRN|12060-59-2}}
| EG-Nummer = 235-044-1
| ECHA-ID = 100.031.846
| PubChem = 82899
| ChemSpider =
| Beschreibung = farbloses kristallines Pulver<ref name="Sigma">{{Sigma-Aldrich|aldrich|634689|Name=Strontium titanate, single crystal substrate, <100>|Abruf=2019-12-01}}</ref>
| Molare Masse = 183,49 g·[[mol]]−1
| Aggregat = fest
| Dichte = 5,12 g·cm−3<ref>Taşyürek, Lütfi & Sevim, Melike & Çaldıran, Zakir & Aydoğan, Şakir & Metin, Onder. (2018). The Synthesis of SrTiO3 Nanocubes and the Analysis of nearly ideal diode application of Ni/SrTiO3 nanocubes/n-Si heterojunctions. Materials Research Express. 5. [[doi:10.1088/2053-1591/aaa745]].</ref>
| Schmelzpunkt = 2060 °C<ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=125167|Abruf=2018-11-04}}</ref>
| Siedepunkt =
| Dampfdruck =
| Löslichkeit = nahezu unlöslich in Wasser<ref name="GESTIS" />
| Brechungsindex = 2,394 (620 nm)<ref>[http://www.kowach.com/currentresproj/Optical%20Properties%20of%20Zinc%20Oxide....pdf Optical Properties of Zinc Oxide and Strontium Titanate Thin Films] (PDF; 6,9 MB)</ref>
| Quelle GHS-Kz = <ref name="Sigma" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="Sigma" />
}}

'''Strontiumtitanat''' ist eine [[chemische Verbindung]] des [[Strontium]]s aus der Gruppe der [[Titanate]].

== Vorkommen ==
Strontiumtitanat kommt natürlich in Form des sehr seltenen und erst 1982 entdeckten [[Mineral]]s [[Tausonit]] (nach dem russischen Geologen [[Lev Vladimirovich Tauson]]) vor.<ref>Webmineral: [https://webmineral.com/data/Tausonite.shtml Tausonite]</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
Strontiumtitanat wird mit Hilfe eines [[Verneuil-Verfahren]]s aus [[Strontiumcarbonat]] und [[Titandioxid]] gewonnen.<ref>H. J. Scheel: ''Kristallzüchtung und Charakterisierung von Strontiumtitanat SrTiO3.'' In: ''Zeitschrift für Kristallographie - Crystalline Materials.'' 143, 1976, S. 417–428, {{DOI|10.1524/zkri.1976.143.jg.417}}.</ref>

: <chem>SrCO3 + TiO2 -> SrTiO3 + CO2 ^</chem>

== Eigenschaften ==
Strontiumtitanat besitzt eine [[Kubisches Kristallsystem|kubische]] Elementarzelle des [[Perowskit-Supergruppe#Kristallstruktur|Perowskit-Typs]] mit der {{Raumgruppe|Pm-3m|lang}}. Im Zentrum der Elementarzelle befindet sich das Ti4+-Kation, auf den Flächenzentren befinden sich die O2−-Anionen und auf den Eckplätzen die Sr2+-Kationen. Bis zu einer Temperatur von 105 K besitzt es eine [[Tetragonales Kristallsystem|tetragonale]] Kristallstruktur mit der Raumgruppe {{Raumgruppe|I4/mcm|kurz}}. Darüber tritt ein antiferrodistortiver Übergang zur Perowskitstruktur auf.<ref>Jakob Sidoruk: [https://ediss.uni-goettingen.de/bitstream/handle/11858/00-1735-0000-0022-5F60-D/Dissertation.pdf?sequence=1 ''Konkurrierende ferroische Ordnungsparameter in SrTiO3: Domänenverhalten und Schaltverhalte'']. Dissertation, Universität Göttingen, 2014.</ref> Strontiumtitanat besitzt ungewöhnliche physikalische Eigenschaften. So ist es die einzige bekannte Verbindung, die bei tiefen Temperaturen (minus 195 bis 770 Grad Celsius) [[Duktilität|duktil]], bei zunehmender Hitze (770 bis 1230 Grad Celsius) [[Sprödigkeit|spröde]] und bei sehr hohen Temperaturen (1230 bis 1530 Grad Celsius) wieder duktil ist.<ref>Welt der Physik: [https://www.weltderphysik.de/gebiet/stoffe/metalle/neuartige-keramiken/ Von spröde keine Rede – neuartige Keramiken], Artikel vom 12. März 2003.</ref>

Strontiumtitanat ist ein [[indirekter Halbleiter]] mit einer [[Bandlücke]] von 3,25 [[Elektronenvolt|eV]] (und direkter Bandlücke von 3,75 eV) und ist somit für sichtbares Licht transparent.<ref>{{Literatur |Autor=K. van Benthem, C. Elsässer, R. H. French |Titel=Bulk electronic structure of SrTiO3: Experiment and theory |Sammelwerk=Journal of Applied Physics |Band=90 |Nummer=12 |Datum=2001-12-15 |Seiten=6156–6164 |DOI=10.1063/1.1415766}}</ref> Bei Raumtemperatur besitzt Strontiumtitanat eine hohe relative Permittivität von circa 300, welche beim Abkühlen zunächst deutlich ansteigt, dann aber bei Temperaturen unterhalb von 4 K einen konstanten Wert von ca. 104 annimmt (und nicht wie bei einem [[Ferroelektrikum]] bei der [[Curie-Temperatur]] divergiert). Es ist deshalb ein Quanten-Paraelektrikum.<ref>{{Literatur |Autor=K. A. Müller, H. Burkard |Titel=SrTiO3: An intrinsic quantum paraelectric below 4 K |Sammelwerk=Physical Review B |Band=19 |Nummer=7 |Datum=1979-04-01 |Seiten=3593–3602 |DOI=10.1103/PhysRevB.19.3593}}</ref> Bereits bei sehr niedriger Dotierung wird Strontiumtitanat [[Supraleiter|supraleitend]] und zeigt mit zunehmender Ladungsträgerdichte ein breites Maximum der supraleitenden Sprungtemperatur mit Maximalwert von ca. 0,3 K (in Volumenexperimenten) bzw. von ca. 0,5 K (im Gleichstromwiderstand).<ref>{{cite journal | last1= Collignon | first1= Clément | last2= Lin | first2=Xiao | last3= Rischau | first3= Carl Willem | last4= Fauqué | first4= Benoît | last5= Behnia | first5= Kamran | year = 2019 | title = Metallicity and Superconductivity in Doped Strontium Titanate | journal = Annu. Rev. Condens. Matter Phys. | volume = 10 | pages = 25–44 | doi = 10.1146/annurev-conmatphys-031218-013144 | arxiv = 1804.07067}}</ref>

Strontiumtitanat-Einkristalle zeigen persistente [[Photoleitung]] bei Raumtemperatur. Nach Belichtung erhöht sich die freie Elektronen-Konzentration um zwei Größenordnungen und bleibt über Tage erhöht.<ref name="DOI10.1103/PhysRevLett.111.187403">Marianne C. Tarun, Farida A. Selim, Matthew D. McCluskey: ''Persistent Photoconductivity in Strontium Titanate.'' In: ''[[Physical Review Letters]].'' Band 111, 2013, [[doi:10.1103/PhysRevLett.111.187403]].</ref>

== Verwendung ==
Strontiumtitanat wird aufgrund seines hohen Brechungsindex für optische Bauelemente und als Fenster im Infrarot-Bereich verwendet. Strontiumtitanat hat dieselbe Perowskit-Kristallstruktur wie viele andere Oxide mit für Anwendungen interessanten Eigenschaften (z. B. [[Hochtemperatursupraleiter|Hochtemperatursupraleitung]] in Kupraten) und ist deshalb populäres Substrat für die Dünnfilmabscheidung dieser Materialien.<ref>{{cite journal | last1= Sanchez | first1= Florencio | last2 = Ocal | first2= Carmen | last3= Fontcuberta | first3= Josep | title= Tailored surfaces of perovskite oxide substrates for conducted growth of thin films | journal= Chemical Society Reviews | volume= 43 | pages= 2272 | year=2014 | doi=10.1039/c3cs60434a}}</ref>

An atomaren Gitterfehlern hat Strontiumtitanat die Eigenschaft eines Halbleiters und wird in der Forschung als [[Memristor]] erprobt.<ref>techtransfer.ima.kit.edu: [http://techtransfer.ima.kit.edu/ResearchToBusiness/index.php?option=com_content&view=article&id=419:bewegliche-leerstellen&catid=53:systemeundeingebetteteaysteme&lang=de&Itemid=67 Bewegliche Leerstellen]</ref>

===Radionuklidbatterien===
In sowjetischen [[Radionuklidbatterie]]n wurde Strontiumtitanat mit dem [[Strontium]]isotop 90Sr für terrestrische Zwecke verwendet.<ref>Rashid Alimov: {{Webarchiv |url=http://www.bellona.no/bellona.org/english_import_area/international/russia/navy/northern_fleet/incidents/37598 |text=''Radioisotope Thermoelectric Generators.'' |wayback=20131013163703}} Belonia, April 2005, abgerufen am 20. Dezember 2010.</ref> Vorteilig ist hierbei die chemische Beständigkeit und physikalische Haltbarkeit (hoher Schmelz- und Siedepunkt, unlöslich in Wasser), nachteilig die gegenüber metallischem Strontium geringere [[Leistungsdichte]] ~0,45 Wthermisch für SrTiO3 im Vergleich zu ~0,9 Wthermisch pro Gramm für elementares Strontium. Da [[Plutonium]]-238 sowohl eine höhere Leistungsdichte als auch eine höhere Halbwertszeit (= längere und langsamer abfallende Leistungsabgabe) hat, ist Strontium-90 als Radionuklidbatterie heutzutage fast vollständig außer Gebrauch gekommen. Nichtsdestotrotz wäre Sr-90 aufgrund der prinzipiell besseren Verfügbarkeit (Extraktion aus [[abgebrannter Kernbrennstoff|abgebrannten Kernbrennstoff]]) im Vergleich zu Plutonium-238 (Extraktion von Neptunium-237 aus abgebrannten Kernbrennstoff und anschließender Beschuss mit thermischen Neutronen) für Anwendungen, bei denen der Preis eine größere Rolle als das Gewicht spielt, prinzipiell interessant.

== Literatur ==
* {{Literatur
|Autor=Michael Bäurer
|Titel=Kornwachstum in Strontiumtitanat
|Verlag=Univ.-Verlag Karlsruhe
|Ort=Karlsruhe
|Datum=2009
|ISBN=978-3-86644-335-8
|Online=[https://dbkit.bibliothek.kit.edu/uv/getUvkaDocument.php?vv_id=1000010124 PDF]}}
* {{Literatur
|Autor=Anissa Gunhold, Wolfgang Maus-Friedrichs, Karsten Gömann, Günter Borchardt
|Titel=Strontiumtitanat: Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten als Sauerstoffsensor
|Sammelwerk=TU Contact
|Nummer=12
|Datum=2003-05
|Seiten=31–37
|Online=[http://www.tu-clausthal.de/presse/tucontact/2003/Mai/tuc1/17b.pdf PDF]}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4183773-3}}

[[Kategorie:Strontiumverbindung]]
[[Kategorie:Titanat]]
[[Kategorie:Verbindungshalbleiter]]

Strontiumtitanat - Versionsgeschichte

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