ПОЛУМЕТАЛЛЫ
, 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
|
