Fermi-tason fysiikka

Fermi-taso, mitataan kiinteässä aineessa vähiten tiukasti pidettyjen elektronien energia, nimeltään Enrico Fermille, fyysikolle, joka ehdotti sitä ensin. Se on tärkeä kiinteiden aineiden sähköisten ja lämpöominaisuuksien määrittämisessä. Fermi-arvon arvoa absoluuttisessa nollassa (–273,15 ° C) kutsutaan Fermi-energiaksi ja se on vakio jokaiselle kiinteälle aineelle. Fermi-taso muuttuu, kun kiinteää ainetta lämmitetään ja kun elektroneja lisätään tai otetaan pois kiinteästä aineesta. Jokaista monista erillisistä energioista, joiden avulla elektronia voidaan pitää kiintoaineessa, kutsutaan energiatasoksi. Kvanttimekaniikan lakien mukaan kuhunkin energiatasoon mahtuu vain rajoitettu määrä elektronia. Fermi-taso on mikä tahansa energiataso, jolla on todennäköisyys, että se on tarkalleen puoliksi täytetty elektronilla. Fermi-tasoa alhaisemmat energiatasot ovat yleensä täynnä elektroneja, kun taas fermejä korkeammat energiatasot ovat yleensä tyhjiä.

Kun materiaalit, joilla on eri yksittäiset Fermi-tasot, saatetaan kosketukseen, jotkut elektronit virtaavat materiaalista, jolla on korkeampi Fermi-taso, toiseen materiaaliin. Tämä elektronien siirto nostaa alempaa Fermi-tasoa ja alentaa korkeampaa Fermi-tasoa. Kun siirto on valmis, kahden materiaalin Fermi-tasot ovat samat. Tämä käyttäytyminen on tärkeää elektronisissa laitteissa, jotka rinnastavat erilaisia ​​materiaaleja.