Chalkogenide sind Verbindungen der Chalkogene (O, S, Se, Te, Po) mit elektropositiveren Elementen, typischerweise Metallen oder Halbmetallen. Sie bilden ein breites Spektrum an Strukturtypen vom ionischen Salz bis zum stark kovalenten Schichtkristall und umfassen binäre, ternäre und quaternäre Systeme (z.B. Metallchalkogenide, Übergangsmetall‑Dichalkogenide, Cu2ZnSnS4).

Strukturell reichen Chalkogenide von einfachen NaCl‑ähnlichen Gittern über kationen‑ oder anionengeordnete Strukturen bis hin zu komplexen, niedrigdimensionalen Netzwerken (Ketten, Schichten). Die Bindungssituation (ionisch vs. kovalent), die Koordinationsgeometrie um Metall- und Chalkogenionen sowie Defekt- und Nichtstöchiometrie bestimmen maßgeblich die elektronischen und optischen Eigenschaften.

Elektronisch zeigen Chalkogenide eine Bandlücke vom engen Halbleiter bis zum Isolator. Übergangsmetall‑Dichalkogenide (z.B. MoS2) weisen ausgeprägte Schichtanistropie, starke Spin‑Bahn‑Kopplung und in monolagiger Form direkte Bandlücken auf. Antimon‑Chalkogenide und quaternäre Chalkogenide wie Cu2ZnSnS4 (CZTS) sowie Sb2(S,Se)3 sind für Photovoltaik relevant, da sie hohe Absorptionskoeffizienten, einstellbare Bandlücken und oft günstige Defektchemie besitzen.

Thermisch sind viele Chalkogenide durch niedrige Gitterwärmeleitfähigkeit gekennzeichnet, was sie für thermoelektrische Anwendungen prädestiniert. Phasenwechsel‑Chalkogenide (z.B. Ge‑Sb‑Te‑Systeme) zeigen schnell und reversibel schaltbare amorph‑kristalline Übergänge und werden in nichtflüchtigen Speichern eingesetzt.

Forschungsseitig stehen die präzise Kontrolle von Zusammensetzung, Defekten, Phasenstabilität und Mikrostruktur (z.B. in Dünnschichten und Nanostrukturen) im Fokus, um Transport-, optische und Schalteigenschaften gezielt für Energieumwandlung, Elektronik und Optoelektronik zu optimieren.