フェルミ準位
フェルミ準位とは熱平衡状態にある物質における、電子が占めるエネルギー準位のことで、電子がその準位上で50%を占める状態のことである。名前はイタリアの物理学者エンリコ・フェルミにちなむ。
公式[編集]
フェルミ準位構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): {\displaystyle \mu} は以下のような式で定義される。
- 構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): {\displaystyle f(E)=\frac{1}{1+\exp(\frac{E-\mu}{k_BT})}}
- 構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): {\displaystyle E} =電子のエネルギー
- 構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): {\displaystyle k_B} =ボルツマン定数
- 構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): T =絶対温度(K)
また、フェルミ準位は構文解析に失敗 (SVG（ブラウザのプラグインで MathML を有効にすることができます）: サーバー「https://ja.wikipedia.org/api/rest_v1/」から無効な応答 ("Math extension cannot connect to Restbase."):): {\displaystyle E_F} で表されることもある。
絶対零度[編集]
絶対零度(0K)ではフェルミ準位よりも低いエネルギー準位は全て電子で満たされ、それ以上のエネルギー準位は全て空となる。
金属[編集]
金属におけるフェルミ準位は、価電子帯が部分的に占有されており、その途中に位置する。電子はフェルミ準位近くの状態に励起されやすいため、電気伝導度が高い。
半導体[編集]
フェルミ準位の禁制帯における位置(伝導帯と価電子帯の間)によって半導体の材質が決まっているため、半導体工学では重要なものとなっている。
フェルミ準位が禁制帯のほぼ中間地点に存在する。
フェルミ準位が伝導帯寄りに存在する。
フェルミ準位が価電子帯寄りに存在する。
化学ポテンシャル[編集]
絶対零度におけるフェルミ準位は、理想フェルミ気体における化学ポテンシャルそのもので、同義視できる。