puolimetalli on materiaali, jolla on pieni päällekkäisyys johtuvuuskaistan ja valenssikaistojen energiassa.

johtuvuuskaistan alaosa sijaitsee kuitenkin tyypillisesti eri momenttiavaruuden osassa (eri k-vektorilla) kuin valenssikaistan yläosa. Voitaisiin sanoa, että puolimetalli on puolijohde, jolla on negatiivinen epäsuora Kaistavahti. Kaavamaisesti kuvassa

A) puolijohde, jossa on suora aukko (kuten esim. CuInSe2), B) puolijohde, jossa on epäsuora aukko (kuten Si) ja C) puolimetalli (kuten Sn tai grafiitti).

luku on kaavamainen, ja siinä näkyy vain Matalaenerginen johtumiskaista ja korkeaenerginen valenssikaista yhdessä momenttiavaruuden (tai k-avaruuden) ulottuvuudessa. Tyypillisissä kiintoaineissa k-avaruus on kolmiulotteinen, ja bändejä on ääretön määrä.

toisin kuin tavallisella metallilla, puolimetalleilla on molempien tyyppien (reikien ja elektronien) varauskantajia, tyypillisesti pienempiä määriä kuin reaalimetallilla. Puolimetallien sähköiset ominaisuudet ovat osittaisia metallien ja puolijohteiden ominaisuuksien välillä. Klassisia puolimetallisia alkuaineita ovat arseeni, antimoni ja vismutti. Näitä pidetään myös metalloideina, mutta käsitteet eivät ole synonyymejä. Puolimetaalit voivat metalloideista poiketen olla myös yhdisteitä kuten HgTe,eikä tinaa ja grafiittia yleensä pidetä metalloideina.

grafiitti ja heksagonaalinen boronnitridi (BN) ovat mielenkiintoinen vertailukohta. Materiaaleilla on periaatteessa sama kerroksellinen rakenne ja ne ovat isoelektronisia. BN on kuitenkin valkoinen puolijohde ja grafiitti musta puolijohde, koska toisessa tapauksessa Kaistavahti on positiivinen (kuten kuvassa oleva Tapaus B) ja toisessa negatiivinen (katso C).

koska puolimetalleilla on vähemmän varauskantajia kuin metalleilla, niillä on tyypillisesti vähemmän sähkö-ja lämpöjohtavuutta. Niillä on myös pienet efektiiviset massat sekä aukoille että elektroneille, koska päällekkäisyydet energiassa johtuvat yleensä siitä, että molemmat energiakaistat ovat laajoja. Lisäksi niissä on tyypillisesti korkea diamagneettinen alttius ja korkeat ristikon dielektriset vakiot.

1. ^ Burns, Gerald (1985). Solid State Physics. Academic Press, Inc., 339-40. ISBN 0-12-146070-3.
2. ^ wang, Yang; N. Mansour, A. Salem, K. F. Brennan ja P. P. Ruden (1992). ”Theoretical study of a potential low-noise semimetal-based avalanche photodetector”. IEEE Journal of Quantum Electronics 28 (2): 507-513. doi: 10.1109 / 3.123280. Viitattu 2006-06-08.

Katso myös

• Metalli

etalloidi uolijohde

• kiinteän olomuodon fysiikka