Значение ФЕРМИ ЭНЕРГИЯ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ФЕРМИ ЭНЕРГИЯ

энергия, ферми-уровень, значение энергии, ниже которой все энергетические состояния частиц вырожденного газа , подчиняющихся статистике ферми v Дирака ( фермионов ) , при абсолютном нуле температуры заняты (см. Статистическая физика ) . Существование Ф. э. v следствие Паули принципа , согласно которому в состоянии с определённым импульсом p не может находиться более (2 s + 1) частиц ( s v спин частицы). Ф. э. совпадает со значениями химического потенциала газа фермионов при Т 0 К. Ф. э. EF можно выразить через число n частиц газа в единице объёма: , где m v масса частицы. Величина pF называется ферми импульсом, или граничным импульсом. При Т 0 К все состояния с импульсами р < pF заняты частицами, а с р > pF v свободны. Иными словами, при Т 0 К фермионы занимают в импульсном пространстве состояния внутри сферы p 2 2 mEF с радиусом pF (ферми-сферы). При нагревании некоторые частицы переходят из состояния с р < pF в состояние с р > pF. Внутри ферми-сферы появляются свободные места, называемые дырками. Величина vF pF/m , называется ферми-скоростью (или граничной скоростью), определяет верхнюю границу скоростей фермионов при Т 0 К.

Вырожденный газ электронов проводимости в твёрдом теле при Т 0 К заполняет в импульсном пространстве поверхности более сложной формы (см. Ферми поверхность ) .

Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 2 изд., М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5).

М. И. Каганов.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.