フェルミエネルギー

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索

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\muのことであり、(与えられた温度条件下において、)フェルミ粒子の存在確率が\frac{1}{2}になるエネルギーの値を意味する[2]

すなわち、絶対零度では、フェルミ準位の値はフェルミエネルギーに等しくなる[3]

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)。

関連用語[編集]

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ キッテル 固体物理学入門, Charles Kittel・宇野良清・津屋昇・新関駒二郎・森田章・山下次郎, 丸善出版, 2005年12月.
  2. ^ タウア・ニン 最新VLSIの基礎, Yuan Taur・Tak H. Ning・芝原健太郎・宮本恭幸・内田建, 丸善出版, 2013年1月.
  3. ^ 半導体の分野では「フェルミエネルギー」と「フェルミ準位」がよく互いに取り替えられている。例: Electronics (fundamentals And Applications) by D. Chattopadhyay, Semiconductor Physics and Applications by Balkanski and Wallis. これらの場合、「フェルミエネルギー」が「絶対零度のフェルミエネルギー」と呼ばれている。