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In fisica della materia condensata, la superficie di Fermi è una superficie nello spazio delle fasi usata per descrivere le proprietà termiche, elettriche, magnetiche e ottiche dei metalli, semimetalli e semiconduttori drogati. La forma della superficie di Fermi dipende dalla periodicità e dalla simmetria del reticolo cristallino e dall'occupazione delle bande energetiche elettroniche. L'esistenza della superficie di Fermi è una conseguenza diretta del principio di esclusione di Pauli, che consente la presenza di un solo elettrone per stato quantico.

DefinizioneModifica

Dato un gas di Fermi ideale di   particelle senza spin, in accordo con la statistica di Fermi-Dirac il numero di occupazione medio di uno stato di energia   è dato da

 

dove   è il numero di occupazione,   l'energia dell'i-esimo stato,   la fugacità.

Nel limite   si ha:

 

Per il principio di esclusione di Pauli due particelle non possono occupare lo stesso stato, pertanto nello stato di energia minore le particelle riempiono tutti i livelli fino a quello di energia  , detta energia di Fermi, al di sotto del quale vi sono esattamente   stati. Nello spazio dei momenti le particelle riempiono una regione sferica di raggio  , la cui superficie è la superficie di Fermi.[1]

NoteModifica

  1. ^ K. Huang, Statistical Mechanics (2000), p244

Collegamenti esterniModifica

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