费密能级英文解释翻译、费密能级的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【计】 Fermi level

分词翻译：

费的英语翻译：

charge; cost; expenses; fee; spend
【医】 fee
【经】 fee

密的英语翻译：

close; dense; intimate; meticulous; secret; thick

能级的英语翻译：

【化】 energy level

专业解析

费密能级（Fermi Level）是固体物理学中的一个核心概念，用于描述电子在材料中的能量分布和统计行为。从汉英词典角度，它对应英文术语 "Fermi Level"，其详细含义如下：

一、术语定义与物理本质

费密能级是指在绝对零度（0 K）时，电子占据的最高能级。在金属中，它对应于电子气的化学势，决定了电子填充能态的统计概率。根据费米-狄拉克统计，在温度 T 时，电子占据能量为 E 的状态的概率为： $$ f(E) = frac{1}{1 + e^{(E - E_F)/k_BT}} $$ 其中 ( E_F ) 为费密能级，( k_B ) 为玻尔兹曼常数。当 ( E = E_F ) 时，占据概率为 1/2 。

二、关键特性与应用

1. 能带结构中的定位

   在半导体中，费密能级位于禁带内，其位置决定材料的导电类型（本征半导体中位于禁带中央，N型半导体靠近导带底，P型靠近价带顶）。

2. 平衡态判据

   不同材料接触时，电子流动直至费密能级对齐，标志系统达到热平衡状态，这一原理是PN结、晶体管等器件工作的基础。

3. 测量意义

   通过扫描隧道显微镜（STM）或光电子能谱可直接观测费密能级附近的电子态密度，为材料表面性质研究提供依据。

三、权威参考文献

1. 《中国科学院物理研究所：固态物理术语库》

   定义费密能级为"绝对零度下电子系统的最高占据能级"，强调其在统计物理与凝聚态物质中的普适性 [来源：iop.cas.cn] 。

2. 《Nature Physics Glossary》

   指出费密能级是"调控电子输运行为的能量基准点"，特别说明其在纳米电子器件设计中的关键作用 [来源：nature.com] 。

3. 《Hyperphysics：费米能级专题》

   佐证其统计定义，并通过能带图直观展示不同材料中的费密能级位置差异 [来源：hyperphysics.phy-astr.gsu.edu] 。

网络扩展解释

费米能级是固体物理学中的核心概念，用于描述电子在材料中的能量分布特性。以下是其关键要点：

一、基本定义

费米能级（Fermi level）指在绝对零度（0K）时，电子占据的最高能级。此时所有低于该能级的量子态被电子填满，而高于该能级的量子态完全空置。这个定义源于泡利不相容原理——每个量子态最多容纳一个电子。

二、物理意义

1. 统计分布的基准：费米能级是费米-狄拉克分布函数的特征能量值，决定电子占据不同能级的概率。在温度T > 0K时，电子占据概率为： $$ f(E) = frac{1}{1 + e^{(E-E_F)/k_BT}} $$ 其中$E_F$为费米能级，$k_B$为玻尔兹曼常数。

2. 化学势的体现：在热力学平衡时，费米能级对应电子的化学势，表征系统增加一个电子所需能量。

三、材料中的具体表现

四、温度影响

随着温度升高：

• 金属中费米能级位置基本不变
• 半导体中费米能级向禁带中央移动，本征激发增强

五、应用领域

1. pn结形成：p型与n型半导体接触时，费米能级对齐形成内建电场
2. 晶体管工作原理：通过栅极电压调控费米能级位置，控制载流子浓度
3. 太阳能电池：费米能级差驱动光生载流子分离

理解费米能级是分析材料电学性质、设计电子器件的理论基础，其位置变化直接影响材料的导电类型、载流子浓度等关键参数。

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