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フェルミ面 フェルミめんFermi surface

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

フェルミ面
フェルミめん
Fermi surface

結晶内の電子のエネルギーは波数ベクトル k の関数であるが,波数ベクトルを直交座標の 3軸とする空間でエネルギーがフェルミエネルギー (→フェルミ分布) に等しいような面をフェルミ面という。絶対零度ではこの面より内部は電子が占めており,外部に電子はない。自由電子についてはこの面は球面になるが,結晶内では複雑な形になり,いろいろな現象に影響を与える。この形を知るには,ド・ハース=ファン・アルフェン効果や超音波の異常吸収などを調べる。

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世界大百科事典 第2版の解説

フェルミめん【フェルミ面 Fermi surface】

基底状態にある金属または半金属において,波数空間内で電子によって占められた部分の表面。バンド理論によれば,金属中の各電子の状態はそれぞれ一定の波数ベクトルkをもつ平面波によって表される。とりうるkの値は非常に稠密(ちゆうみつ)に分布しているが離散的であり,有限個しかない。一つのkの値には,パウリの原理のため,2個の電子しか収容できない。電子はこれらのkの状態をエネルギーの低いところから順に詰めていくが,全電子を詰め終えたとき,ちょうどフェルミ面まで詰まることになる。

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世界大百科事典内のフェルミ面の言及

【電気伝導】より


[電気伝導の機構]
 物質の種類による電気伝導度の著しい違いは,バンド構造に基づく理論(バンド理論)によってよく説明できる。金属の場合,その電気伝導をになうものは伝導帯,とくにフェルミ面の上にある伝導電子である。ここでフェルミ面とはフェルミ統計に従って,波数ベクトル空間のエネルギーの低い状態から全部の電子をつめたとき,電子で占められた状態と占められない状態の境をなす曲面のことである。…

【バンド構造】より

…図4の価電子帯の頂上Γ25′付近が正孔である。 金属の場合には,フェルミ準位EFがエネルギー帯の中にあるので,En(k)=EFで決まるk空間における等エネルギー面をフェルミ面という。例として,銅のフェルミ面を第1ブリュアン帯の中で描いたものを図5に示す。…

※「フェルミ面」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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