フェルミー・レベルについて

質問

量子力学とフェルミー・レベルについて、教えてください。量子力学を、単なる基礎として、フェルミー・レベルなる概念を抽出したのか？電子のエネルギーを
量子力学的考察を突き詰めていくと、フェルミー・レベルなる概念が導き出せるのか？

回答No.3

mmky · ベストアンサー

参考程度に
Fermi-energy のはるか以前からchemical-potential
という概念があったのです。材料には固有の電位があるというものですね。常温では、例えば、Fermi-energy Ef≒μchemical-potential ですね。固体物理学ではchemical-potentialの代わりにFermi-energy、フェルミレベルに置き換わってしまいましたが、フェルミ以前に固有エネルギーや固有電位という背景が存在していたので、なんと呼ばれようが概念自体はその延長線上のものですね。それを量子論を導入して解析したという偉大な業績ですね。

参考URL：

μ

お礼

現在、Device・エンジニアとして、転職先をさがしている矢先に疑問が、湧いたものですから・・・

いろいろありがとうございました。

回答No.2

decidrophob

一箇所だけ補足しますが、
電子がレベルの下のほうから順番に埋まっていくのは、
統計物理学と似ているけど、「同様」ではないですよね。

回答No.1

nzw

フェルミ準位の概念を導出するために必要な量子力学からくる概念は

・電子のエネルギーが離散化している
・同一の状態を２つ以上の電子が同時にとることはない（パウリの排他則）

の２つぐらい。特に重要なのは排他則。後は、基本的に古典論における統計物理と同じ議論で導出できます。そういう意味では、フェルミ分布をいきなり考える前に、統計物理について学習したほうが良いでしょう。

しかし、「単なる基礎として」という言い方は非常に引っかかるので、物理屋にはあまり言わない方がいいでしょう。

お礼

現在、Device・エンジニアとして、転職先を探しておりまして、大学２年前期の電子物性工学、大学３年
後期の半導体工学のおさらいをした所でした。ボーア
の原子モデルから始まり、フェルミ・ディラックの分布関数までやったのですが、電気屋はこの様な考え方
をするが、物理屋はどうなのだろう？？と、考えてしまいまして・・・
　そうですね、「単なる基礎」が物理屋ではないですものね。（笑）・・いろいろありがとうございました。