フェルミエネルギー

フェルミエネルギー (Fermi energy) とは、物理学（量子力学）において、絶対零度でのフェルミ粒子系の状態においてフェルミ粒子によって占められた準位のうちで最高の準位のエネルギーである^[1]。一方、フェルミ準位（フェルミじゅんい、Fermi level ）とはフェルミ・ディラック分布のパラメータあるいはフェルミ粒子系の化学ポテンシャル μ のことである。すなわち、絶対零度ではフェルミ準位の値がフェルミエネルギーに等しい^[2]。

結晶中の電子のエネルギーはバンド構造を形成する。フェルミエネルギーは、金属の場合には電子をバンドの底から詰めていき、その数が系の全電子数になったところの電子のエネルギーであるが、半導体、絶縁体の場合にはフェルミ準位が伝導帯と価電子帯の間の禁止帯の中にある。

例：自由電子系でのフェルミエネルギー：　 $\frac{h^2{k_F}^2}{{8\pi^2}{m}}$ 　（ $h$ ：プランク定数、 $k_F$ ：フェルミ半径、 $m$ ：電子の質量）。