ферми-энергия

ФЕРМИ-ЭНЕРГИЯ (уровень Ферми) - энергия, ниже к-рой все состояния системы частиц или квазичастиц, подчиняющихся Ферми - Дирака статистике, заполнены, а выше - пусты в осн. состоянии при абс. нуле темп-ры (T=0 К). Существование Ф--э. следует из Паули принципа ,Для идеального газа фермионов Ф--э.совпадает с химическим потенциалом при Т=0 К и связана с числом частиц (n) газа в единице объёма соотношением:

Здесь m, s-масса и спин фермиона (в случае квазичастиц т - эффективная масса ).Для электронов (s=1/2)

Наряду с Ф--э. вводят также понятия ферми-импульса и фермиевской скорости

металлах и вырожденных полупроводниках Ф--э. расположена в одной из разрешённых энергетич. зон. В невырожденных полупроводниках Ф--э. совпадает с серединой запрещённой зоны (при T=0 К) и смещается в сторону разрешённой зоны, обладающей меньшей эфф. массой,

При

Здесь - энергии краёв валентной зоны и проводимости зоны; т_э, m_д - эфф. массы электронов и дырок.

Ф--э. имеет величину порядка 1 -10 эВ в металлах, порядка 10^-2-10^-1 эВ в вырожденных полупроводниках и порядка 10^-4 эВ в ³Не. В вырожденном звёздном веществе (белые карлики, пульсары)Ф--э. может достигать 10⁴- 10⁶ эВ.

Лит.: Лифшиц И. М., Азбель М. Я., Каганов М. И., Электронная теория металлов, М., 1971; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1990.

Э. М. Эпштейн.

   <<      Предметный указатель      >>