Jaka ' jest różnica między Fermi Energy a Fermi Level?

Jeśli weźmiesz pod uwagę typowy metal, najwyższe pasmo energii (tj. pasmo przewodzenia) jest częściowo wypełnione. Pasmo przewodnictwa jest efektywnie ciągłe, więc energia cieplna może wzbudzić elektrony w tym paśmie, pozostawiając dziury niżej w paśmie.

Przy zeru absolutnym nie ma energii cieplnej, więc elektrony wypełniają pasmo zaczynając od dołu i tam jest ostrym odcięciem przy najwyższym zajętym poziomie energii. Ta energia definiuje energię Fermiego.

W skończonych temperaturach nie ma ostro określonego najbardziej energetycznego elektronu, ponieważ energia cieplna nieustannie wzbudza elektrony w paśmie. Najlepsze, co możesz zrobić, to zdefiniować poziom energii z 50% prawdopodobieństwem zajścia, a to jest poziom Fermiego.

Komentarze

• A więc, w zasadzie oznacza to, że energia Fermiego to coś w $ T = 0K $, a poziom Fermiego to coś na $ T > 0 K $ 🙂 Czy są jakieś przydatne wnioski lub stwierdzenia, które otrzymuję Kiedy wiem. na przykład energia Fermiego i poziom Fermiego metalu?

To zależy od tego, kogo zapytasz.

Jeśli zapytasz kogoś z doświadczeniem w fizyce ciała stałego, prawdopodobnie odpowie w ten sam sposób, co Colin McFaul lub John Rennie: Poziom fermiego jest taki sam jak potencjał chemiczny (a może należałoby powiedzieć „potencjał elektrochemiczny” ), tj. energia, przy której stan ma 50% szans na zajęcie, podczas gdy energia fermi to poziom fermi na poziomie zera absolutnego.

Jeśli zapytasz kogoś z doświadczeniem w inżynierii półprzewodników, prawdopodobnie poda ta sama definicja „poziomu fermi”, ale powiedzą, że „energia fermi” oznacza dokładnie to samo, co poziom fermi. (Oczywiste pytanie brzmi: „W takim razie jakiego terminu użyłby inżynier półprzewodników do opisania poziomu Fermi w zera absolutnego? Odpowiedź brzmi: nazywają to„ poziomem Fermiego przy zera absolutnego ”!)

Energia Fermiego jest taka, jak opisujesz: jest to najwyższy zajęty poziom w zera absolutnego. Poziom Fermiego to potencjał chemiczny. Jest to poziom energii z 50% szans na zajęcie w skończonej temperaturze T. Energia Fermiego nie zależy od temperatury; poziom Fermiego zależy od temperatury.

Komentarze

• Poziom fermi NIEkoniecznie jest wyższy niż energia fermiego. Jest wyższy, jeśli gęstość stanów jest rosnącą funkcją energii, lub niższy, jeśli gęstość stanów jest malejącą funkcją energii. (Mogłem to uzyskać wstecz).
• To jest naprawdę ciekawe do nauczenia! Po prostu założyłem, że poziom Fermiego zawsze będzie większy lub równy energii Fermiego (nawet źle co miałem na myśli). W żadnej z moich książek nie udało mi się znaleźć jasnego stwierdzenia tej możliwości, wierzę więc na słowo. Wydaje się to bardzo dziwne; czy masz jakieś odniesienie do układu, w którym poziom Fermiego jest niższy niż energia Fermiego?
• Weź makroskopowy czysty kryształ półprzewodnika z małą przerwą wzbronioną z zaledwie dwoma atomami domieszki typu n i jednym atomem domieszki typu p . W temperaturze pokojowej poziom Fermiego znajduje się prawie dokładnie w środku przerwy wzbronionej – atomy domieszki są nieistotne. W zera absolutnego poziom Fermiego (tj. Energia Fermiego) jest na poziomie zanieczyszczeń typu n w pobliżu minimum pasma przewodnictwa, tj. Wyższy. Możesz zamienić litery " n " i " p " aby uzyskać sytuację, w której energia Fermiego jest niższa.
• Czy prawdą jest również, że stężenie domieszkowania zmieniłoby zarówno poziom Fermiego, jak i energię Fermiego domieszkowanego półprzewodnika?
• Poziom Fermiego, czyli potencjał chemiczny, jest w rzeczywistości niższy niż energia Fermiego dla każdego układu, w którym gęstość stanów rośnie wraz z energią – na przykład elektronami w metalu o niezerowej temperaturze – więc W pierwszym komentarzu Steve Byrnes w rzeczywistości przedstawił to wstecz. Źródła: Schroeder, Thermal Physics, Rys. 7.14.

Poziom Fermiego jako stan z 50% szansa na zajęcie przez elektron dla danej temperatury ciała stałego i przy zerowej temperaturze zajętości wynosi 100%.

Energia Fermiego jest odpowiednią energią poziomu Fermiego.

Energia Fermiego to różnica energii największej i najniższej zajętej cząstki pojedynczego stanu. Ale poziom Fermiego jest sumą całkowitej energii cząstki (tj.) Sumy energii kinetycznej i potencjalnej.