Fermi seviyesi fiziği

Fermi seviyesibir katı içindeki en az sıkı tutulan elektronların enerjisinin, ilk öneren fizikçi Enrico Fermi için bir ölçüsüdür. Katıların elektriksel ve termal özelliklerinin belirlenmesinde önemlidir. Fermi seviyesinin mutlak sıfırdaki değerine (−273.15 ° C) Fermi enerjisi denir ve her katı için bir sabittir. Katı ısıtıldıkça ve katıya elektronlar eklendikçe veya katıdan çekildikçe Fermi seviyesi değişir. Bir elektronun bir katı içinde tutulabildiği birçok farklı enerjinin her birine enerji seviyesi denir. Kuantum mekaniğinin yasalarına göre, her enerji seviyesi sadece sınırlı sayıda elektron barındırabilir. Fermi seviyesi, tam olarak yarısı elektronla dolu olma olasılığı olan herhangi bir enerji seviyesidir. Fermi seviyesinden daha düşük enerji seviyeleri tamamen elektronlarla dolma eğilimindeyken, Fermi'den daha yüksek enerji seviyeleri boş olma eğilimindedir.

Farklı bireysel Fermi seviyelerine sahip malzemeler temas ettirildiğinde, bazı elektronlar daha yüksek Fermi seviyesine sahip malzemeden diğer malzemeye akar. Bu elektron transferi daha düşük Fermi seviyesini yükseltir ve daha yüksek Fermi seviyesini düşürür. Aktarım tamamlandığında, iki malzemenin Fermi seviyeleri eşittir. Bu davranış, farklı malzemeleri bir araya getiren elektronik cihazlarda önemlidir.