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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 【交流】费米能级为何会出现在禁带中？
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leizhi

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
Originally posted by bluesky238 at 2009-08-26 16:09:17:
费米能级是反映电子填充能带到什么水平的概念，描述的是一个能量的高低，它跟量子能级不同，它不代表什么电子的量子态。禁带禁的是量子态，即态密度在禁带中为零（不考虑杂志缺陷在禁带中产生的能态）所以即使在等 ...

理解的不错。
想探讨个问题： 费米能级和化学势
中文文献大都用的很混淆。到底怎么定义的？二者有什么区别。半导体中的费米能级与电子依次排列占据的最高能级所定义的费米能级该怎么区别？？

[ Last edited by leizhi on 2010-1-29 at 15:12 ]
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31楼2010-01-25 11:06:36
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coligate

新虫 (初入文坛)
★
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我觉得说费米能级处占据几率为1/2的说法是错误的  费米能级的定义只不过是零温下金属中电子的最高能级 通过数学推导才发现对于自由电子 有限温度下费米能级出占据几率始终为1/2 这只不过是个数学游戏 不能把1/2视为费米能级的定义

对于半导体，不能用自由电子来看待 费米能级就定义为电子的化学势，而化学势就是可以通过热力学函数推出其值大小的

但是是谁第一个把费米能级的概念应用于半导体和绝缘体的 这样推广是否合理 我感觉很不清楚
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32楼2010-02-02 04:07:08
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msphy

木虫 (小有名气)
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个人认为，之所以定义费米能级为电子占有率为1/2处，原因是基于统计平均的考虑。在有限温情况下，由于热效应的影响，固体材料中的电子平均能量将增加，原先在绝对零度时的费米面此时将不再有一个清晰的界面（即在此界面以下电子态为全满，在此界面以上电子态为全空）。这样势必造成一定的困扰。但是为了进行定量的科学描述，特别是与处于绝对零度时的体系性质作比较，我们有必要引入费米面，费米能这样的参考量来定位。所以用统计平均值1/2来定义。
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Cogito, ergosum
33楼2010-02-02 09:49:43
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gaoky2008

木虫 (著名写手)
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引用回帖:
Originally posted by yizhangs at 2009-08-23 16:39:40:
在固体物理中老师讲费米能级是电子占据概率为0.5的能级位置，可是学习半导体物理时，发现费米能级常常在半导体的禁带中，大家知道禁带中电子是不能占据的，那为何电子占据概率为二分之一的费米能级会出现在禁带里 ...

半导体中定义“费米面”意义不大 它只是“化学势”的一个代词而已 但很多中文书都这样写 很容易误导人！
详细说明请参看Ashcroft的《Solid state physics》p573的注脚
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白天看paper,打瞌睡；晚上看paper,睡得香。
34楼2010-02-02 11:40:47
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coligate

新虫 (初入文坛)
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引用回帖:
Originally posted by gaoky2008 at 2010-02-02 11:40:47:



半导体中定义“费米面”意义不大 它只是“化学势”的一个代词而已 但很多中文书都这样写 很容易误导人！
详细说明请参看Ashcroft的《Solid state physics》p573的注脚

谢谢你提供的资料 这就去看！
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35楼2010-02-02 12:23:04
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shiningx

荣誉版主 (知名作家)

小木虫模范教师
★
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这个问题我认为：

记得某些书(or 课件?)上说E=Ef的物理意义的时候，说：对E=Ef的状态，如果电子能占据的话，那么占据的几率就是50%。对这句话的深层含义是不是就是对金属，E=Ef的状态是可能被占据的，而对Ef处于能隙之中，E=Ef的状态是不可以占据的，说占据的几率就没有什么意义了。

[ Last edited by shiningx on 2010-2-3 at 09:54 ]
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这个家伙很懒，什么也没有留下
36楼2010-02-03 09:47:41
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shiningx

荣誉版主 (知名作家)

小木虫模范教师
引用回帖:
Originally posted by bluesky238 at 2009-08-26 16:09:17:
费米能级是反映电子填充能带到什么水平的概念，描述的是一个能量的高低，它跟量子能级不同，它不代表什么电子的量子态。禁带禁的是量子态，即态密度在禁带中为零（不考虑杂志缺陷在禁带中产生的能态）所以即使在等 ...

有道理
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这个家伙很懒，什么也没有留下
37楼2010-02-03 09:53:53
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mlcen

银虫 (正式写手)
★
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费米面这个概念是金属中才有的，半导体中费米能级实际就是化学势，是理论算出来的。
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38楼2010-02-03 11:43:03
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tan-tt

木虫 (小有名气)
★
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这位没有理解清楚，费米能级是按照费米狄拉克分布推出来的。首先要有能级，其次才有占据的概率的问题，如果没有能级就没有所谓的占据概率。有些半导体的费米能级在禁带中间，如果认为禁带中间没有能级（不考虑缺陷能级），那么禁带中就不会有电子的占据了。电子密度是态密度和占据概率二者的结合。
引用回帖:
Originally posted by shiningx at 2010-02-03 09:47:41:
这个问题我认为：

记得某些书(or 课件?)上说E=Ef的物理意义的时候，说：对E=Ef的状态，如果电子能占据的话，那么占据的几率就是50%。对这句话的深层含义是不是就是对金属，E=Ef的状态是可能被占据的，而对Ef处 ...

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39楼2010-02-03 20:37:52
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月浅浅

木虫 (著名写手)
★
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引用回帖:
Originally posted by yizhangs at 2009-08-23 16:39:40:
在固体物理中老师讲费米能级是电子占据概率为0.5的能级位置，可是学习半导体物理时，发现费米能级常常在半导体的禁带中，大家知道禁带中电子是不能占据的，那为何电子占据概率为二分之一的费米能级会出现在禁带里 ...

精彩！继续关注大侠们的见解
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40楼2010-02-04 13:26:14
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