I et materiale vil elektronene ved null temperatur (T=0) fylle opp alle energinivåer i båndstrukturen helt opp til Fermienergien EF.

Illustrasjon av Fermienergi i et materiale. av Jacob Linder. CC BY SA 3.0

Fermienergien beskriver forskjellen i energi mellom fermionene med henholdsvis høyest og lavest energi i et kvantemekanisk system ved null temperatur.

Konseptet er sentralt i beskrivelsen av energitilstandene til elektroner i materialer. 

I den kvantemekaniske beskrivelsen av et system med elektroner, beskrives den statistiske oppførselen til elektronene med såkalt Fermi-Dirac-statistikk. På grunn av at de er fermioner, kan to elektroner ikke befinne seg i eksakt samme kvantetilstand. Dermed vil elektroner i et fast stoff befinne seg i tilstander med stadig økende energi, helt til at samtlige elektroner har funnet en tilstand. Energien til tilstanden som har høyest energi av samtlige ved null temperatur kalles Fermienergien, når en setter nullnivået for energi ved tilstanden som har lavest energi. 

Fermienergi er et sentralt konsept i beskrivelsen av en rekke forskjellige fysiske fenomener i både faststoff-systemer (som metaller og superledere) og stjerner (hvite dverger). I metaller er Fermi energien typisk av størrelsesorden 1-10 eV (elektronvolt), mens den er mye høyere og av størrelsesorden 1 MeV i hvite dverger.

Begrepet brukes ofte synonymt med Ferminivå, selv disse begrepene har forskjellig mening. Fermienergien er kun definert ved null temperatur, mens Ferminivået er definert ved vilkårlig temperatur.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.