een semimetaal is een materiaal met een kleine overlap in de energie van de geleidingsband en de valentiebanden.

de onderkant van de geleidingsband bevindt zich echter meestal in een ander deel van de momentumruimte (bij een andere k-vector) dan de bovenkant van de valentieband. Men zou kunnen zeggen dat een semimetaal een halfgeleider is met een negatieve indirecte bandgap. Schematisch toont de figuur

A) een halfgeleider met een directe spleet (zoals bijv. CuInSe2), B) een halfgeleider met een indirecte kloof (zoals Si) en C) een halfmetaal (zoals Sn of grafiet).

de figuur is schematisch en toont alleen de geleidingsband met de laagste energetische energie en de valentieband met de hoogste energetische energie in één dimensie van de momentumruimte (of k-ruimte). In typische vaste lichamen is de k-ruimte driedimensionaal en zijn er oneindig veel banden.in tegenstelling tot een gewoon metaal hebben halfmetalen ladingsdragers van beide typen (gaten en elektronen), meestal in kleinere aantallen dan een echt metaal. De elektrische eigenschappen van halfmetalen liggen tussen die van metalen en halfgeleiders. De klassieke semimetallische elementen zijn arseen, antimoon en bismut. Deze worden ook beschouwd als metalloïden, maar de concepten zijn niet synoniem. Halfmetalen, in tegenstelling tot metalloïden,kunnen ook verbindingen zoals HgTe zijn, en tin en grafiet worden meestal niet beschouwd als metalloïden.

grafiet en hexagonaal boronnitride (BN) zijn een interessante vergelijking. De materialen hebben in wezen dezelfde gelaagde structuur en zijn ISO-elektronisch. BN is echter een witte halfgeleider en grafiet een zwarte semimetaal, omdat in het ene geval de bandgap positief is (zoals geval B in de figuur) in het andere negatief (zie C).

omdat semimetalen minder ladingsdragers hebben dan metalen, hebben zij doorgaans lagere elektrische en thermische geleidbaarheid. Ze hebben ook kleine effectieve massa ‘ s voor zowel gaten als elektronen omdat de overlapping in energie meestal het gevolg is van het feit dat beide energiebanden breed zijn. Bovendien vertonen ze meestal hoge diamagnetische gevoeligheden en hoge rooster diëlektrische constanten.

1. ^ Burns, Gerald (1985). Solid State Physics. Academic Press, Inc., 339-40. ISBN 0-12-146070-3. Wang, Yang; N. Mansour, A. Salem, K. F. Brennan, and 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. Geraadpleegd op 2006-06-08.

zie ook

• metaal
• metalloid
• halfgeleider
• vastestoffysica