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अर्द्धधातु
"semimetal" शब्द को 1940 के दशक में रूसी खनिज वैज्ञानिक निकोलाई स्मिरनोव ने कुछ तत्वों के वर्गीकरण के रूप में गढ़ा था जो धातुओं और गैर-धातुओं के बीच विद्युत चालकता गुण प्रदर्शित करते हैं। सेमीमेटल्स, जिन्हें अर्धचालक के रूप में भी जाना जाता है, में एक या दो वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं जो इलेक्ट्रॉनिक रूप से अयुग्मित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अद्वितीय विद्युत और तापीय चालकता विशेषताएँ होती हैं। वे आमतौर पर बिस्मट, एंटीमनी और आर्सेनिक जैसे खनिजों में पाए जाते हैं, और आधुनिक तकनीक में उनके कई व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं, जैसे कि अर्धचालक उपकरणों और उच्च तापमान सुपरकंडक्टिविटी अनुसंधान में।
संकीर्ण बैंड अंतराल वाली अर्धधातु बिस्मट टेल्यूराइड ने अपने अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण व्यापक शोध को आकर्षित किया है।
एंटीमनी, एक अर्धधातु, का उपयोग आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में अर्धचालक सामग्री के रूप में किया जाता है।
टाइट-बाइंडिंग मॉडल का उपयोग करते हुए की गई गणनाओं से पता चला है कि सिलिकॉन और जर्मेनियम, जिन्हें आमतौर पर अर्धचालक के रूप में लेबल किया जाता है, छोटे अंतराल प्रदर्शित करते हैं और कुछ स्थितियों के तहत अर्धधात्विक व्यवहार करते हैं।
वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि आर्सेनिक और सल्फर जैसी कुछ सामग्रियों में अर्धधात्विक विशेषताएं होती हैं, जिसके कारण उनका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जा सकता है।
सेमीमेटल्स, जिन्हें संकीर्ण अंतराल वाले अर्धचालक के रूप में भी जाना जाता है, को उनकी जटिल इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचनाओं के कारण पारंपरिक अर्धचालक अनुसंधान में बड़े पैमाने पर नजरअंदाज किया गया है।
बिस्मट सेलेनाइड का अर्धधात्विक व्यवहार इसे नए इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक आकर्षक उम्मीदवार बनाता है।
शोधकर्ता सेमीमेटल्स के अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण, नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे थर्मोइलेक्ट्रिक्स और स्पिनट्रॉनिक्स, में इनके उपयोग की संभावना तलाश रहे हैं।
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पारंपरिक अर्धचालक पदार्थों के स्थान पर अर्धधातुओं के उपयोग की संभावना, उनके उच्च इलेक्ट्रॉन घनत्व और वाहक गतिशीलता के कारण, निरंतर शोध का विषय है।
अर्धधातुओं के अद्वितीय गुण, जैसे कि उनका मजबूत इलेक्ट्रॉन-फोनन युग्मन, उन्हें फोनन इलेक्ट्रॉनिक्स और क्वांटम ऊष्मागतिकी में उपयोग के लिए भी आकर्षक बनाते हैं।
अर्धधातुओं का अध्ययन ठोस अवस्था भौतिकी की हमारी समझ को बढ़ाने तथा संभावित इलेक्ट्रॉनिक और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों वाली नई सामग्रियों की पहचान करने में महत्वपूर्ण है।
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