半金属与半导体是同样的吗

不一样.半导体在不掺杂、绝对零度下是不导电的.掺杂或温度产生了载流子才导电,但是电阻和金属相比还是非常大. 半金属还是金属,只是由于它的磁性使得自旋向下的电子能带在费米能级附近出现了能隙.因此导电的只有自旋向上的电子.半金属被用来设计自旋电子学器件,是还没解决的问题,世界上顶尖科研机构正在积极研究. 半导体基本上都没有磁性.磁性半导体虽然一度是研究热门,但是由于太难制造,而且多数都必须在很低的温度下才有磁性,现在已经很少人在研究了.

第一作者：Pin-Chun Shen, Cong Su, Yuxuan Lin, Ang-Sheng Chou

通讯作者：Pin-Chun Shen, Lain-Jong Li，Jing Kong

通讯单位： 麻省理工学院(MIT)，台湾积体电路制造公司(TSMC)

先进的超越硅电子技术既需要通道材料，也需要发现超低电阻接触。原子薄的二维半导体具有实现高性能电子器件的巨大潜力。但是，到目前为止，由于金属引起的间隙态(MIGS)，金属-半导体界面处的能垒(从根本上导致高接触电阻和较差的电流传输能力)限制了二维半导体晶体管。最近， 麻省理工学院(MIT)Pin-Chun Shen和Jing Kong，台湾积体电路制造公司(TSMC)Lain-Jong Li 等人 在国际知名期刊 “Nature” 发表题为 “Ultralow contact resistance between semimetal and monolayer semiconductors” 的研究论文。他们报道了半金属铋与半导体单层过渡金属硫化合物(TMDs)之间的欧姆接触，其中MIGS被充分抑制，TMD中的简并态与铋接触形成。通过这种方法，他们在单层MoS2上实现了零肖特基势垒高度，接触电阻为123欧姆微米，通态电流密度为1135微安/微米。就他们所知，这两个值分别是尚未记录的最低和最高值。他们还证明了可以在包括MoS2、WS2和WSe2在内的各种单层半导体上形成出色的欧姆接触。他们报道的接触电阻是对二维半导体的实质性改进，并接近量子极限。这项技术揭示了与最新的三维半导体相媲美的高性能单层晶体管的潜力，从而可以进一步缩小器件尺寸并扩展摩尔定律。

图1：半金属-半导体接触的间隙态饱和的概念

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03472-9

导体和半导体区别是：

通俗的说：金属作为导体是没有禁带这一说的，电子可以随意的在其中传输。但半导体不同，本身有一个势垒，电子必须要吸收能量后才能在其中传输。半金属是说它是一种半导体，但势垒很小，电子很容易就可以被激发。

打个不恰当的比方，想象电子是个球，往前运动。金属就是一个平地，半导体是个高台，绝缘体是这个高台顶天了，半金属是这个高台只有薄薄的一层。二者的区别还是来自于能带结构的不同。根据能带理论。

根据价带与导带之间的间隔从窄到宽，固体可以依次分为金属、半金属、半导体和绝缘体。对于半导体和绝缘体，导带和价带之间的间隔相对较大，使得费米能级附近电子的态密度等于零，称为带隙。先说半导体。

这个概念没什么疑议，即价带和导带之间存在带隙，一般在1～3eV，通过热激发或者施加外电场可以使电子从价带跃迁至导带。半金属，在英文中对应两个侧重点不同的词，semimetal和half-metal。

半金属（semimetal）是指价带和导带之间相隔很窄的材料。由于导带和价带之间的间隔十分小，使得费米能级附近电子的态密度接近于零。半金属（half-metal）是指对于自旋为某一方向的电子表现为导体。

但是对于自旋为另一方向的电子表现为半导体或绝缘体的材料。所有半金属都是铁磁性或亚铁磁性的，但是大多数铁磁性或亚铁磁性的材料都不是半金属。许多已知的半金属都属于氧化物、硫化物或赫斯勒合金。

有人建议把half-metal翻译成“半极性金属”（或“半极金属”）以示与semimetal的区别，但文献中大多依旧两种都称作半金属。传张能带图，有助于理解。

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