Химическая энциклопедия
"ПОЛУМЕТАЛЛЫ"

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