費(fèi)米能級(jí)是溫度為絕對(duì)零度時(shí)固體能帶中充滿電子的最高能級(jí)，常用EF表示。對(duì)于固體試樣，由于真空能級(jí)與表面情況有關(guān)，易改變，所以用該能級(jí)作為參考能級(jí)。電子結(jié)合能就是指電子所在能級(jí)與費(fèi)米能級(jí)的能量差。雖然嚴(yán)格來(lái)說(shuō)。

文章目錄：

1、什么是費(fèi)米能級(jí)?2、什么是費(fèi)米能級(jí)

一、什么是費(fèi)米能級(jí)?

我盡量簡(jiǎn)要地和你解釋一下：

如果一個(gè)能帶中的某一個(gè)能級(jí)的能量設(shè)為E，則該能級(jí)被電子占據(jù)的概率是符合一個(gè)函數(shù)規(guī)律的即為f（E），f（E）稱(chēng)為費(fèi)米函數(shù)。

(資料圖)

當(dāng)f（E）=1/2時(shí)，得出的E的值對(duì)應(yīng)的能級(jí)為費(fèi)米能級(jí)。

一般近似的認(rèn)為費(fèi)米能級(jí)一下的能級(jí)都被電子所填充。

費(fèi)米能級(jí)是溫度為絕對(duì)零度時(shí)固體能帶中充滿電子的最高能級(jí)，常用EF表示。對(duì)于固體試樣，由于真空能級(jí)與表面情況有關(guān)，易改變，所以用該能級(jí)作為參考能級(jí)。電子結(jié)合能就是指電子所在能級(jí)與費(fèi)米能級(jí)的能量差。

雖然嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，費(fèi)米能級(jí)等于費(fèi)米子系統(tǒng)在趨于絕對(duì)零度時(shí)的化學(xué)勢(shì)；但是在半導(dǎo)體物理和電子學(xué)領(lǐng)域中，費(fèi)米能級(jí)則經(jīng)常被當(dāng)做電子或空穴化學(xué)勢(shì)的代名詞。一般來(lái)說(shuō)，“費(fèi)米能級(jí)"這個(gè)術(shù)語(yǔ)所代表的含義可以從上下語(yǔ)境中判斷。

擴(kuò)展資料

費(fèi)米能級(jí)差等于費(fèi)米子系統(tǒng)在趨于絕對(duì)零度時(shí)的化學(xué)勢(shì)；但是在半導(dǎo)體物理和電子學(xué)領(lǐng)域中，費(fèi)米能級(jí)差則經(jīng)常被當(dāng)做電子或空穴化學(xué)勢(shì)的代名詞。一般來(lái)說(shuō)，“費(fèi)米能級(jí)差"這個(gè)術(shù)語(yǔ)所代表的含義可以從上下語(yǔ)境中判斷。

根據(jù)量子力學(xué)理論，具有半奇數(shù)自旋量子數(shù)（通常為1/2）的費(fèi)米子，如電子，遵循泡利不相容原理，即一個(gè)量子態(tài)只能被一個(gè)粒子所占據(jù)。因此，費(fèi)米子在能級(jí)中的分布遵循費(fèi)米-狄拉克分布。

一個(gè)由無(wú)相互作用的費(fèi)米子組成的系統(tǒng)的基態(tài)模型可按照如下的方法構(gòu)造：從無(wú)粒子系統(tǒng)開(kāi)始，將粒子逐個(gè)填入現(xiàn)有而未被占據(jù)的最低能量的量子態(tài)，直到所有粒子全部填完。此時(shí)，系統(tǒng)的費(fèi)米能就是最高占據(jù)分子軌道的能量。

參考資料來(lái)源：百度百科-費(fèi)米能級(jí)

二、什么是費(fèi)米能級(jí)

（個(gè)人覺(jué)得解釋的還可以，就復(fù)制下來(lái)，留著慢慢研究吧~）費(fèi)米能級(jí)是絕對(duì)零度時(shí)電子的最高能級(jí).如果真的想了解一些,建議咬牙看一看,我覺(jué)得我寫(xiě)的比較不好理解,物理本來(lái)就是這樣.我就從最簡(jiǎn)單的自由電子氣體模型來(lái)解釋.自由粒子的波函數(shù)是平面波,波動(dòng)方程是f(r)=(1/V^0.5)*Exp(i k*r)k是平面波波矢,電子能量是E=(hk)^2/2m (這個(gè)h是除以2PI后的那個(gè)普朗克常數(shù),原來(lái)表示此量的符號(hào)太不好找了)可以看出,電子對(duì)于取不同的k時(shí),可以處在不同能量狀態(tài).下面引入k空間,盡量理解.一般用周期性邊界條件,f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )確定k的取值kx=(2PI/L)Nxky=(2PI/L)Nykz=(2PI/L)NzNx Ny Nz是整數(shù),因此把k看作空間矢量,在k空間中,k只能取一個(gè)個(gè)分立的點(diǎn).你可以想象以kx ky kz3個(gè)方向建立坐標(biāo)系,因?yàn)镹x Ny Nz是整數(shù),kx ky kz只能取到一個(gè)個(gè)點(diǎn).就比如Nx是整數(shù),永遠(yuǎn)不會(huì)有kx=(2PI/L)*0.4處被取到.每個(gè)點(diǎn)代表一種k的取值,前面有說(shuō)過(guò),每個(gè)k都對(duì)應(yīng)電子的不同能量狀態(tài),E=(hk)^2/2m ,這些能量狀態(tài)也因?yàn)閗的分立取值而只能分立出現(xiàn),就是能級(jí).把電子放在k空間的各個(gè)點(diǎn)上,代表電子處在那個(gè)k值的狀態(tài),也對(duì)應(yīng)一個(gè)能量狀態(tài),即處在該能級(jí)上.因?yàn)榕堇幌嗳菰?每個(gè)態(tài)上只可以放2個(gè)電子,(自旋相反)不會(huì)有第3個(gè)跟他們?cè)谕粋€(gè)狀態(tài)(k空間的各個(gè)點(diǎn))上.注意:1 不在絕對(duì)零度的話,電子填充能級(jí)不是僅僅由泡利不相容原理決定,因此費(fèi)米能級(jí)是絕對(duì)零度時(shí),電子的最高能級(jí).2 通常宏觀體系的電子數(shù)N很大,電子填充能級(jí)時(shí),在k空間的占據(jù)態(tài),也就是可以處在的那N/2的點(diǎn),會(huì)形成一個(gè)球形,稱(chēng)為費(fèi)米球.這很好想象,粒子總是先占據(jù)能量小的能級(jí),離(0 0 0)越近的能級(jí)(哪個(gè)點(diǎn))先占據(jù),最后被占據(jù)的點(diǎn)肯定不會(huì)有"支出去"的,而是程球形.這個(gè)球面叫費(fèi)米面,有時(shí)也說(shuō)費(fèi)米面上的能級(jí)是費(fèi)米能級(jí).我前面說(shuō)"第N個(gè)電子會(huì)處在最高能級(jí)上(能量最大),這個(gè)能級(jí)就是費(fèi)米能級(jí)"是為了理解方便,實(shí)際上第N個(gè)電子,不見(jiàn)得比N-1的能級(jí)高了,簡(jiǎn)單的看kx=0ky=0kz=1和kx=0ky=1kz=0和kx=1ky=0kz=0不是能量一樣嗎?當(dāng)離(0 0 0)很遠(yuǎn)后,這種k不同但能量一樣或近似一樣的點(diǎn)會(huì)更多,形成一個(gè)近似的球面--費(fèi)米面.一般就認(rèn)為費(fèi)米面上的能級(jí)就是最高能級(jí)--費(fèi)米能級(jí).3 從費(fèi)米分布函數(shù)角度解釋也可以,費(fèi)米分布函數(shù)給出了不在絕對(duì)0度的情況下各個(gè)能級(jí)被占據(jù)的幾率,費(fèi)米能級(jí)是本征態(tài)占據(jù)幾率1/2的態(tài)對(duì)應(yīng)能級(jí)在絕對(duì)0度的極限.你可以看黃昆先生的固體物理.4 你問(wèn)這個(gè)問(wèn)題,應(yīng)該是大學(xué)生了吧.對(duì)于f(x y z)=f(x+L y z)=f(x y+L z)=f(x y z+L )確定k的取值,可以自己計(jì)算一下.波動(dòng)方程只是為了得出能級(jí)概念,并不需要注意,解法可以去看量子力學(xué).

以上就是小編對(duì)于費(fèi)米能級(jí)的相關(guān)信息的介紹，希望能對(duì)大家有所幫助。

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