Fermi lygio fizika

Fermi lygis, mažiausiai tvirtai sulaikytų elektronų, esančių kietoje medžiagoje, energijos matas, paskirtas Enrico Fermi, fiziko, kuris pirmą kartą jį pasiūlė. Tai svarbu nustatant kietųjų medžiagų elektrines ir šilumines savybes. Fermi lygio reikšmė absoliučiame lygyje nuliui (–273,15 ° C) yra vadinama Fermi energija ir yra kiekvienos kietosios medžiagos konstanta. Fermio lygis kinta, kai kieta medžiaga kietėja ir elektronai pridedami prie kietos medžiagos arba pašalinami iš jos. Kiekviena iš daugelio skirtingų energijų, su kuriomis elektroną galima laikyti kietoje medžiagoje, vadinama energijos lygiu. Pagal kvantinės mechanikos dėsnius kiekvienas energijos lygis gali talpinti tik ribotą skaičių elektronų. „Fermi“ lygis yra bet koks energijos lygis, turintis tikimybę, kad jis tiksliai užpildytas pusiau elektronų. Mažesnės nei Fermio energijos lygis paprastai būna užpildytas elektronais, tuo tarpu aukštesnis nei Fermio energijos lygis yra tuščias.

Kai kontaktuoja medžiagos su skirtingais Fermi lygiais, kai kurie elektronai iš medžiagos, turinčios aukštesnį Fermi lygį, teka į kitą. Šis elektronų perkėlimas pakelia mažesnį Fermi lygį ir nuleidžia aukštesnį Fermi lygį. Kai perdavimas bus baigtas, dviejų medžiagų Fermi lygiai yra vienodi. Šis elgesys yra svarbus elektroniniuose įrenginiuose, kuriuose derinamos skirtingos medžiagos.