費米能級差
| 費米能級差 |
所謂費米能級差，其實並不是一個真正的能級，也就是說，在半導體的能帶中不一定有這樣的能量狀態可允許電子去占據，它只不過是決定各能級上電子或空穴統計分布的一個參量，各個能級都以EF為標準，由某能級與EF的相對位置決定了電子在該能級上的分布幾率。粗略地講，凡是費米能級以上的能量狀態，基本上是空的，即沒有或很少有電子占據這些能級；而在費米能級以下的能量狀態則基本上是填滿電子的。所以可以說，費米能級差非常直觀地反映了半導體中電子填充能帶「水平』的高低。
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簡介
費米能級差等於費米子系統在趨於絕對零度時的化學勢；但是在半導體物理和電子學領域中，費米能級差則經常被當做電子或空穴化學勢的代名詞。一般來說，「費米能級差"這個術語所代表的含義可以從上下語境中判斷。對於金屬，絕對零度下，電子占據的最高能級就是費米能級差。費米能級差的物理意義是，該能級上的一個狀態被電子占據的幾率是1/2。在半導體物理中，費米能級差是個很重要的物理參數，只要知道了它的數值，在一定溫度下，電子在各量子態上的統計分布就完全確定了。它和溫度，半導體材料的導電類型，雜質的含量以及能量零點的選取有關。n型半導體費米能級差靠近導帶邊，過高摻雜會進入導帶。p型半導體費米能級差靠近價帶邊，過高摻雜會進入價帶。將半導體中大量電子的集體看成一個熱力學系統，可以證明處於熱平衡狀態下的電子系統有統一的費米能級差。
評價
費米子：自旋為半整數的粒子。比如電子、質子、中子等以及其反粒子。在一組由全同粒子組成的體系中，如果在體系的一個量子態（即由一套量子數所確定的微觀狀態）上只容許容納一個粒子，這種粒子稱為費米子。或者說自旋為半整數（1/2，3/2…）的粒子統稱為費米子，服從費米-狄拉克統計。費米子滿足泡利不相容原理，即不能兩個以上的費米子出現在相同的量子態中。輕子，核子和超子的自旋都是1/2，因而都是費米子。自旋為3/2，5/2，7/2等的共振粒子也是費米子。中子、質子都是由三種夸克組成，自旋為1/2。奇數個核子組成的原子核。因為中子、質子都是費米子，故奇數個核子組成的原子核自旋是半整數。[1]