Фермі поверхня, ізоенергетичних поверхню в просторі квазіімпульсів р, що відокремлює область ком електронних стані металу від області, в якій при Т = 0 До електронів немає. За більшість властивостей металів відповідальні електрони, розташовані на Фермі поверхня і в вузькій області простору квазіімпульсів поблизу неї. Це пов'язано з високою концентрацією електронів провідності в металі, щільно заповнюють рівні в зоні провідності (див. Вироджений газ. Тверде тіло). Кожен метал характеризується своїй Фермі поверхня, причому форми поверхонь різноманітні (рис.). Для «газу вільних електронів» Фермі поверхня - сфера. Обсяг, обмежений Фермі поверхня W F (що припадає на 1 елементарну комірку в просторі квазіімпульсів), визначається концентрацією n електронів провідності в металі: 2 W F / (2 p) 3 = n. Середні розміри Фермі поверхня для хороших металів
/ A, де - Планка постійна. а - постійна решітки, зазвичай n »1 / a 3. У більшості металів, окрім великої Ф. п. виявлені малі порожнини, об'єм яких значно менше, ніж (2 p) 3 n / 2. Ці порожнини визначають багато квантові властивості металів в магнітному полі (наприклад, де Хааса - ван Альфена ефект). У полуметаллов обсяг Фермі поверхня малий у порівнянні з розмірами елементарного осередку в просторі квазіімпульсів. Якщо зайняті електронами стану знаходяться всередині Фермі поверхня, то вона називається електронної, якщо ж усередині Фермі поверхня електронні стану вільні, то така поверхня називається доречний. Можливо одночасне існування обох Фермі поверхня Наприклад, у Bi Фермі поверхня складається з 3 електронних і 1 діркового еліпсоїдів. У Фермі поверхня знаходить відображення симетрія кристалів. Зокрема, вони періодичні з періодом 2 p b, де b - довільний вектор оберненої гратки. Все Фермі поверхня володіють центром симетрії. Зустрічаються Фермі поверхня складної топології (з самоперетинів), які одночасно є і електронними, і дірковими. Якщо Фермі поверхня безперервно проходить через весь простір квазіімпульсів. вона називається відкритою. Якщо Фермі поверхня розпадається на порожнини, кожна з яких поміщається в одній елементарній комірці простору квазіімпульсів, вона називається замкнутою, наприклад у Li, Au, Сі, Ag - відкриті Фермі поверхня, у К, Na, Rb, Cs, In, Bi, Sb , Al - замкнуті. Іноді Фермі поверхня складається з відкритих і замкнутих порожнин. Швидкості електронів. розташованих на Фермі поверхня: u F »10. 8 см / сек, вектор (спрямований по нормалі до Фермі поверхня
Різний типи фермі поверхонь.
Геометричні характеристики Фермі поверхня (форма, кривизна. Площі перетинів і т.п.) пов'язані з фізескімі властивостями металів, що дозволяє будувати Фермі поверхня за експериментальними даними. Наприклад, магнітоопір металу залежить від того, відкрита Фермі поверхня або замкнута, а знак константи Холла (див. Холла ефект) від того, електронна вона або діркова. Період осциляцій магнітного моменту (в ефекті де Хааса - ван Альфена) визначається екстремальної (по проекції квазіімпульса на магнітне поле) площею перетину Фермі поверхня Поверхневий імпеданс металу в умовах аномального скін-ефекту залежить від середньої кривизни Фермі поверхня період (по магнітному полю) осциляцій коефіцієта поглинання ультразвуку металом обернено пропорційний екстремального діаметру Фермі поверхня Частота циклотронного резонансу визначає ефективну масу електрона, знання якої позво ляє знайти швидкість електронів на Фермі поверхня Для більшості одноатомних металів і багатьох інтерметалевих з'єднань Фермі поверхня вже вивчені. Теоретичне побудова Фермі поверхня грунтується на модельних уявленнях про рух валентних електронів в силовому полі іонів.
Так само Ви можете дізнатися про.