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This diagram illustrates a direct semiconductor (A), an indirect semiconductor (B), and a semimetal (C).

Semimetal, como utilizado na cultura estadunidense — mas, também, por generalidade — não significa necessariamente tratar-se de elemento químico, embora, por recursão, possa também sê-lo.

Semimetal é um material que exibe discreta ou pequena sobreposição entre a banda de condução e a banda de valência.

A semimetal is a material with a small overlap in the energy of the conduction band and valence bands.

Contudo, o nível inferior da banda de condução está tipicamente situado numa diferente parte do espaço de momento (a um k-vetor diferente) que o referente ao do nível superior (ou topo) da banda de valência. Poder-se-ia dizer que tudo se passa como se "o semimetal fosse um semicondutor com sobreposição negativa de bandas". Esquematicamente, a figura mostra:

A) um semicondutor com sobreposição direta (ex.: CuInSe₂);

B) um semiconductor com sobreposição indireta (ex.: Si); e

C) um semimetal (ex.: Sn ou grafita).

However, the bottom of the conduction band is typically situated in a different part of momentum space (at a different k-vector) than the top of the valence band. One could say that a semimetal is a semiconductor with a negative indirect bandgap. Schematically, the figure shows

A) a semiconductor with a direct gap (like e.g. CuInSe₂),

B) a semiconductor with an indirect gap (like Si) and

C) a semimetal (like Sn or graphite).

A figura é esquemática, mostrando apenas a banda de condução de mínima energia e a banda de valência de máxima energia em uma dimensão do espaçode momento (ou k-espaço). Em sólidos típicos, k-espaço é tridimensional e há, pois, um número infinito de bandas.

The figure is schematic, showing only the lowest-energy conduction band and the highest-energy valence band in one dimension of momentum space (or k-space). In typical solids, k-space is three dimensional, and there are an infinite number of bands.

Diferentemente dos metais de fato, os semimetais apresentam portadores de cargas de ambos os tipos (elétrons e buracos ou lacunas [em inglês, holes]) tipicamente em números menores que os dos metais. Assim, as propriedades elétricas dos semimetais acham-se numa como que transição entre as dos metais e as dos semicondutores. Elementos químicos classicamente reportados semimetais são arsênio, antimônio e bismuto. Tais são, também, considerados metalóides, embora ambos os conceitos (metalóide e semimetal) não sejam sinônimos. Com efeito, semimetais, em contraste com metalóides, podem ser substâncias compostas, como telureto de mercúrio, enquanto estanho e grafita são tipicamente não considerados metalóides.

Unlike a regular metal, semimetals have charge carriers of both types (holes and electrons), typically in smaller numbers than a real metal. The electrical properties of semimetals are partway between those of metals and semiconductors. The classic semimetallic elements are arsenic, antimony, and bismuth. These are also considered metalloids but the concepts are not synonymous. Semimetals, in contrast to metalloids, can also be compounds such as HgTe, and tin and graphite are typically not considered metalloids.

Grafita e boronitreto fornecem uma interessante comparação. São materiais que apresentam essencialmente a mesma estrutura e são, ademais, isoeletrônicos. Contudo, boronitreto é um semicondutor branco e grafita é um semimetal preto, devido a ser a “entrebanda” (bandgap) ser positiva num deles (caso B, na figura) e negativa noutro (caso C, na figura).

Graphite and hexagonal boronnitride (BN) are an interesting comparison. The materials have essentially the same layered structure and are isoelectronic. However BN is a white semiconductor and graphite a black semimetal, because in one case the bandgap is positive (like case B in the figure) in the other negative (see C).

Como semimetais têm portadores de carga em menor número que metais, em consequência apresentam menores valores relativos para condutividade elétrica e condutividade térmica. Além disso, também têm massas efetivas tanto para elétrons como para buracos, pelo fato de a interseção de energias resultar do fato de ambas as bandas de energia serem largas. Em adição, eles (os semimetais) tipicamente exibem elevados valores tanto para as suscetibilidades magnéticas como para as constantes dielétricas cristalinas.

As semimetals have fewer charge carriers than metals, they typically have lower electrical and thermal conductivities. They also have small effective masses for both holes and electrons because the overlap in energy is usually the result of the fact that both energy bands are broad. In addition they typically show high diamagnetic susceptibilities and high lattice dielectric constants.

Ver também

• Metal
• Metalóide
• Semicondutor
• Física de estado sólido