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EIN Halbmetall ist ein Halbleiter mit einem negativen indirekten Bandabstand.
In diesen Materialien liegt der Gipfel der Valenzband energiereicher als der Boden des Leitungsband aber diese oben und unten befinden sich an einem anderen Punkt in der Brillouin-Zone. Als Ergebnis gibt es eine große Anzahl von Löchern im Valenzband sowie Elektronen im Leitungsband, weil die Fermidiep beide Reifen gekreuzt. Das führt zu Gutem elektrische Leitung. In vielerlei Hinsicht verhalten sich diese Materialien also wie ein Metall, aber in einem echten Metall liegt das Fermi-Niveau in der Mitte eines breiten Bandes und es gibt eine Art von Ladungsträgern.
Das Element Zinn ist ein gutes Beispiel für ein Halbmetall. Ebenfalls Kohlenstoff hat eine Modifikation, die ein Halbmetall ist, nämlich Graphit. Interessanterweise gibt es eine (sechseckige) Bornitrid Es existiert BN, das fast die gleiche Struktur wie Graphit hat, aber ein weißer Halbleiter mit einer kleinen, aber positiven Bandlücke ist. Beide Substanzen haben ein delokalisiertes System von Pi-Elektronen. Die Delokalisierung ist für die Breite des Bandes und die Beweglichkeit der Ladungsträger darin verantwortlich, reicht aber allein nicht aus, um zu metallischem Verhalten zu führen.
Die Abbildung zeigt einen schematischen Vergleich der Lage der Leitungs- und Valenzbänder in A) einem direkten Halbleiter, B) einem indirekten Halbleiter und C) einem Halbmetall. Die Energie der beiden Bänder hängt vom Wellenvektor k ab, der hier nur in einer Dimension dargestellt ist. Der Wellenvektor kann als Impuls des Ladungsträgers. Eine andere Interpretation ist die einer (Raum-)Frequenz, umgekehrt proportional zur Wellenlänge des Elektronals Wellenphänomen gesehen.