Полуметаллы

вещества, занимающие по электрическим свойствам промежуточное положение между металлами (См. Металлы) и полупроводниками (См. Полупроводники). Характерной особенностью П. является слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости (см. Твёрдое тело), что приводит, с одной стороны, к тому, что П. остаются проводниками электрического тока вплоть до абсолютного нуля температуры, а с другой стороны — к малой (по сравнению с металлами) концентрация носителей тока Полуметаллы 10¹⁸—10²⁰ см^-3. К П. относятся Bi, Sb, As, графит и некоторые др. вещества. Носители тока в П. отличаются большой подвижностью и малой эффективной массой. Благодаря этому П. — наиболее подходящие объекты для наблюдения размерных эффектов, фазовых переходов полуметалл — диэлектрик в сильных магнитных полях и ряда др. явлений.

Лит.: Физика металлов, т. 1 — Электроны. под ред. Дж. Займана, пер. с англ., М., 1972; Лифшиц И. М., Азбель М. Я., Каганов М. И., Электронная теория металлов, М., 1971; Фальковский Л. А., Физические свойства висмута, «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 1, с. 3; Ларсон Д. К., Размерные эффекты в электропроводности тонких металлических пленок и проволок, в кн.: Физика тонких пленок, пер. с англ., т. 6, М., 1973.

Э. М. Эпштейн.

ПОЛУМЕТАЛЛЫ - вещества (Bi, As, Sb, Te и др.), близкие по свойствам к типичным металлам, но обладающие в 102 - 105 раз меньшей электропроводностью. Свойства полуметаллов резко зависят от внешних воздействий (температуры, магнитного поля и др.), что используется при их практическом применении (в магнитометрах, для термоэлектрического и термомагнитного охлаждения).

ПОЛУМЕТАЛЛЫ, вещества (Bi, As, Sb, Te и др.), близкие по свойствам к металлам, но обладающие в 102 - 105 раз меньшей электропроводностью. Свойства полуметаллов зависят от внешних воздействий (температуры, магнитного поля и др.), что используется при их применении (в магнитометрах, для термоэлектрического и термомагнитного охлаждения).

ПОЛУМЕТАЛЛЫ

вещества, занимающие по электрич. свойствам промежуточное положение между металлами и полупроводниками. Для П. характерно слабое перекрытие валентной зоны и зоны проводимости (см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ), что приводит, с одной стороны, к тому, что П. остаются проводниками вплоть до абс. нуля темп-ры, а с др. стороны — к малой (по сравнению с металлами) концентрации носителей тока =1018—1020см-3. С ростом темп-ры число носителей увеличивается, электропроводность растёт. К П. относятся Bi, Sb, As, графит и др. Носители тока в П. отличаются большой подвижностью и малой эффективной массой. Благодаря этому П.— наиболее подходящие объекты для наблюдения размерных эффектов, фазовых переходов диэлектрик — металл в «ильных магн. полях и др.

в-ва, занимающие по своим электрофиз. св-вам промежуточное положение между металлами и полупроводниками. Характерные особенности физ. св-в П.: значительно меньшая, чем у металлов, электрич. проводимость; более слабо выраженный, чем у полупроводников, рост электрич. проводимости с т-рой; наличие электрич. проводимости вблизи абс. нуля т-ры, в то время как полупроводники (тем более диэлектрики) в этих, условиях - изоляторы; диамагнетизм в кристаллич. состоянии.

Кристаллич. структура П., в отличие от типичных металлов, не относится к числу плотных и плотнейших атомных упаковок и характеризуется более или менее ярко выраженной анизотропией. Это обусловлено неравноценностью хим. связи (по прочности, а иногда и по типу) в разных кристаллографич. направлениях - гетеродесмич-ностью (см. Кристаллическая структура). В рамках зонной теории твердого тела это приводит к тому, что потенц. рельеф "дна" зоны проводимости и "потолка" валентной зоны, определяемый характером кристаллич. структуры, очень сложен и в нек-рых кристаллографич. направлениях возможно перекрывание указанных зон. Соответственно и валентные электроны, осуществляющие хим. связь, де-локализуются вдоль определенных направлений в кристалле и становятся электронами проводимости. В то же время вдоль др. кристаллографич. направлений энергетич. зазор между дном зоны проводимости и потолком валентной зоны сохраняется и с ростом т-ры возможен активац. переход электронов между зонами и рост электрич. проводимости с т-рой, т. е. типичное полупроводниковое поведение. Напр., в графите, где ярко выражена слоистость структуры, электроны делокализованы в атомных слоях, перпендикулярных оси гексаген. призмы, к-рая является элементарной ячейкой. Вдоль этой оси атомные слои связаны слабыми ван-дер-ваальсовыми силами и в этом направлении сохраняется значит. межзонный зазор.

Принадлежность того или иного в-ва к П. обусловлена его электрофиз. св-вами. Если металлы-это в-ва, к-рые в кон-денсир. состоянии обладают дефицитом валентных электронов при формировании первой координац. сферы, то у П. никогда не м. б. дефицита валентных электронов, координац. число всегда меньше числа валентных электронов. В результате локализованные (двухцентровые) ковалентные связи образуются только в нек-рых кристаллографич. направлениях, в других же наблюдается делокализация связывающих орбиталей (в металлах имеет место объемная делокализация). Поэтому простые в-ва с полуметаллич. св-вами в периодич. системе хим. элементов располагаются правее границы Цинтля (см. Полупроводники). Типичные их представители-графит, a-As, a-Sb, Bi. Из др. простых в-в полуметаллич. св-вами обладают Ро и At.

Сложные в-ва, включающие простые П., также могут обладать полуметаллич. св-вами, если в их структуре сохраняется слоистость "анионообразователя", в качестве к-рого выступает П. Таковы нек-рые арсениды переходных металлов, антимониды и висмутиды. Однако этот класс в-в еще недостаточно изучен.

Применение П. до недавнего времени было ограниченным: в научной практике-для регистрации переходов диэлектрик-металл в сильных магн. полях (датчики напряженности магн. поля), в металлургии - в качестве присадок. Обнаружено, что мн. соед. As и Sb с металлами (арсениды и антимониды) - перспективные полупроводниковые материалы. В связи с этим интенсифицировалось их исследование и резко выросло произ-во.

Лит. Брандт Н. Б., Мощалков В. В., Полуметаллы, М., 1979; Угай Я А, Неорганическая химия, М., 1989. Я. А. Угай, В. З. Анохин

ПОЛУМЕТА́ЛЛЫ -ов; мн. (ед. полумета́лл, -а; м.). Элементы, близкие по свойствам к металлам, но обладающие меньшей электропроводностью. Свойства полуметаллов. Использование, применение полуметаллов.

* * *

вещества (Bi, As, Sb, Те и др.), близкие по свойствам к типичным металлам, но обладающие в 10²—10⁵ раз меньшей электропроводностью. Свойства полуметаллов резко зависят от внешних воздействий (температуры, магнитного поля и др.), что используется при их практическом применении (в магнитометрах, для термоэлектрического и термомагнитного охлаждения и др.).

* * *

ПОЛУМЕТА́ЛЛЫ, вещества (Bi, As, Sb, Te и др.), близкие по свойствам к типичным металлам, но обладающие в 10² — 10⁵ раз меньшей электропроводностью. Свойства полуметаллов резко зависят от внешних воздействий (температуры, магнитного поля и др.), что используется при их практическом применении (в магнитометрах, для термоэлектрического и термомагнитного охлаждения).

ПОЛУМЕТАЛЛЫ — вещества, занимающие по электрическим свойствам промежуточное положение между металлами (см.) и полупроводниками (см.). К полуметаллам относятся висмут, сурьма, мышьяк, графит и др.