【求助】本征半导体的费米能级？ - 功能材料 - 基础研究

21楼2009-05-16 11:21:58

2008020891

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回复yzcluster 专家顾问，我的回帖内容是书上的原话，参考书是《固体光电子学》傅竹西

[ Last edited by 2008020891 on 2009-5-16 at 16:39 ]

22楼2009-05-16 16:36:19

yzcluster

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傅竹西？没听说过，是搞实验的还是理论？
关键在于，“虚”的意思怎么去理解。无论费米能级是否有电子占据，它肯定不是虚的。

23楼2009-05-16 17:02:26

bdtlyh

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引用回帖:

Originally posted by yzcluster at 2009-5-16 01:39:
说到固体理论，我如果有时间以后打算开个帖子，从量子多体，格林函数说起，讨论一下固体理论的各个方面。其中会牵扯到量子统计物理，群论，以及场论方面的东西。从基础到前沿，如果可能的话希望能在这个版上讨论起 ...

希望你能早日有时间开贴讨论，哈。另外我个人觉得你们两位说的都有道理。简单物理图景绝对可以从绝对零度和自由电子角度理解，当要考虑各种作用（比如晶格原子或者粒子直接作用）的时候能级和费米能级会根据材料不同发生很大的变化，明显的例子就是轨道杂化以后费米能级绝对要复杂化（从占据和不占据来区分）。所以费米能级用不太恰当的例子来比喻的话，可以类比半导体材料电子的静止质量和有效质量，电子静止质量是确定的，但是在实际材料中有效质量描述更简便、清晰（当然要满足一定条件），如果比喻静止质量是费米能的话，有效质量就是实际材料的费米能了，这么说仅仅是为了说明费米能似乎不能说是虚的，我倾向于费米能不是虚的说法。

24楼2009-05-17 00:22:31

cord

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扯那么远有什么用?
按照波尔和量子理论，光学带隙也是个虚构的概念，需要满足一定的能量电子才能跃迁，而光学带隙是许多这种能量跃迁的综合。设置在光学带隙中的费米能级当然也是个虚构的概念。建立这么虚构的概念是化繁为简的手段，这种概念的建立，当然会有各种相对应的理论函数存在。
难度每个理论函数都有确实存在的对象吗？

25楼2009-05-17 07:45:29

jackyzheng9986

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★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流

这个问题我也在这个论坛上问过，而且前段时间还请教了老师。半导体中费米能级和金属费米能级是不同的，金属费米能级就是0K下电子占据的最高能级。半导体中所谓费米能级实际上是电子系统的化学势，是由热力学统计物理中推导的一个量，所以说如果从金属费米能级角度理解的就错了。至于楼主的问题比较好回答，首先要明白化学势的定义，也就是系统增加一个电子需要的自由能。当处于某一温度时，价带顶部电子部分被激发到导带底部，因此系统若加入一个电子，这个电子可能放到价带顶部也可能放到导带底部，平均来开放入这个电子的能量就是处于禁带中间。可是这样一来出现了一个很棘手的问题，就是根据经典费米能级计算0K时费米能级处于禁带正中间，但是你用化学势去理解0K下费米能级处于导带底部，因为此时电子完全占据了导带，系统加入一个电子必然是放到导带底部了。作者给出的解释就是0K下费米分布函数失效，因为此时自由电子以不再是数量巨大的系统。所以这样问题就明了了。但是我依然有疑问，作者为何定义加入一个电子的能量而不是减少一个电子的能量呢？大家都知道化学里的化学势就是吉布斯自由能对摩尔量求导数啊，加减通吃的，所以他定义加入一个电子的能量我觉得牵强

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26楼2009-06-02 17:47:47

jackyzheng9986

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大家扯来扯去的怎么不看看书呢？固体物理上明白写着呢半导体费米能级是化学势的代名词。你搜wikipedia也能搜出这样一句话啊

27楼2009-06-02 17:49:30