الدليل الشامل لـ مستوى فيرمي

مستوي فيرمي في فيزياء الجوامد (بالإنجليزية: Fermi level) هو مستوي أفتراضي لطاقة وضع إلكترون في مادة بلورية. فعندما يشغل أحد الإلكترونات (وهو واقع تحت تأثير مجالات الذرات المحيطة) يكتسب طاقة وضع







ϵ





{\displaystyle \epsilon }



مساوية لكمونه الكيميائي







μ





{\displaystyle \mu }



حيث يرتبط الاثنان ببعضهما البعض في توزيع فيرمي-ديراك















F



e





(

ϵ

)

=





1





e



(

ϵ

−

μ

)



/



(

k

T

)





+

1











{\displaystyle F_{e}(\epsilon )={\frac {1}{e^{(\epsilon -\mu )/(kT)}+1}}}





تحسب تلك المعادلة احتمال أن يشغل أحد الإلكترونات تبلغ طاقته







ϵ





{\displaystyle \epsilon }



حالة كمومية معينة في المادة الصلبة.

حيث:



T درجة الحرارة المطلقة،

k هو ثابت بولتزمان.

عندم يكون الشطر الأسي في المعادلة مساويا 1 تكون







ϵ

=

μ





{\displaystyle \epsilon =\mu }



، وبالتالي تعطي قيمة











F



e





(

ϵ

)





{\displaystyle F_{e}(\epsilon )}



«مستوي فيرمي»، كحالة احتمال أن يشغلها الكترون بنسبة 50% عند درجة حرارة معينة للجسم الصلب. أي احتمال أن نجد إلكترونا في مستوى فيرمي يكون 50% عند درجة حرارة معينة.



نجد أن مستوي فيرمي يتغير بتغير درجة الحرارة، وهو يسمى لدى الكيميائيين كمون كيميائي. وعند درجة الصفر المطلق تتساوى مستوي فيرمي وطاقة فيرمي، حيث لا تعتمد طاقة فيرمي على درجة الحرارة.