半金属简介

半金属名词的来源

半金属的分类

半金属的特点

半金属简介

metalloid；semi-metals性质介于金属和非金属之间的元素。这些元素一般性脆，呈金属光泽。半金属元素在元素周期表中处于金属向非金属过渡位置，通常包括硼 B、硅 Si、砷 As、碲 Te、硒 Se、钋 Po和砹 At，锗 Ge、锑 Sb也可归入半金属。若沿元素周期表ⅢA族的硼和铝之间到 ⅥA族的碲和钋之间画一锯齿形斜线，则贴近这条斜线的元素（除铝外）都是半金属。半金属性脆，呈金属光泽，电负性在1.8～2.4之间，大于金属，小于非金属。半金属与非金属作用时常作为电子给予体，而与金属作用时常作为电子接受体。其氧化物与水作用生成弱酸性或弱碱性的溶液。半金属大多是半导体，具有导电性，电阻率介于金属（10-5欧姆·厘米以下）和非金属（1010欧姆·厘米以上）之间，导电性对温度的依从关系通常与金属相反，如果加热半金属，其电导率随温度的升高而上升。半金属大都具有多种不同物理、化学性质的同素异形体，广泛用作半导体材料。

半金属名词的来源

semi-metals

半金属这个名词起源于中世纪的欧洲，用来称呼铋，因为它缺少正常金属的延展性，只算得上“半”金属。目前则指导电电子浓度远低于正常金属的一类金属。正常金属的载流子浓度都在1022厘米-3以上。而半金属的载流子浓度在1022～1017厘米-3之间。典型的数据如下：

砷　As Arsenic　(2.12±0.01)×1020厘米-3

锑　Sb Antimony　(5.54±0.05)×1019厘米-3

铋　Bi Bismuth　2.88×1017厘米-3

石墨　2.72×1018厘米-3

半金属的分类

半金属材料有多种分类方法。根据材料结构的不同, 半金属可分为尖晶石结构型半金属材料,如:Fe3O4 , CuV2S4 等; 钙钛矿结构型半金属材料,如: La2/ 3Sr1/ 3MnO3 , La0. 7Sr0. 3MnO3 等; 金红石结构型半金属材料, 如: CrO2 , CoS2 等; Half- Heusler和Heusler 结构半金属材料, 如: NiMnSb , PtMnSb和Mn2VAl 等。根据材料磁性的不同可分为铁磁性半金属, 如: CrO2 ; 亚铁磁性半金属,如: Fe3O4 等; 反铁磁性半金属, 如: V7MnFe8Sb7 In 和LaVMnO6等。根据半金属性的来源又可分为共价键带隙半金属, 如: NiMnSb , GaAs和CrO2 ; 电荷传输能带带隙半金属, 如: 庞磁阻材料和双钙钛矿结构材料; d- d 相互作用能带带隙半金属, 如: Fe3O4、Fe xCo1- x S2和Mn2VAl。自旋能带带隙是半金属的本质要素, 根据半金属性的本质来源划分半金属的种类更为重要和科学。

半金属的特点

半金属能带的特点，是它的导带与价带之间有一小部分重叠。不需要热激发，价带顶部的电子会流入能量较低的导带底部。因此在绝对零度时，导带中就已有一定的电子浓度，价带中也有相等的空穴浓度。这是半金属与半导体的根本区别。但因重叠较小，它和典型的金属也有所区别。

除上述元素外，化合物也可以是半金属，如 Mg2Pb。另有一些化合物，如HgTe、HgSe等禁带宽度等于零，有时称作零禁带半导体，实质上也是半金属。