Física de nivell Fermi

Nivell Fermi, una mesura de l’energia dels electrons menys estrets dins d’un sòlid, anomenada per Enrico Fermi, el físic que ho va proposar per primera vegada. És important per determinar les propietats elèctriques i tèrmiques dels sòlids. El valor del nivell de Fermi a zero absolut (-273,15 ° C) s’anomena energia de Fermi i és una constant per a cada sòlid. El nivell de Fermi canvia a mesura que el sòlid s’escalfa i a mesura que s’afegeixen electrons o es retiren del sòlid. Cadascuna de les moltes energies diferents amb què es pot mantenir un electró dins d’un sòlid s’anomena nivell d’energia. Segons les lleis de la mecànica quàntica, cada nivell d’energia pot allotjar només un nombre limitat d’electrons. El nivell de Fermi és qualsevol nivell d’energia que té la probabilitat que estigui exactament a mitges d’electrons. Els nivells d’energia inferior al nivell de Fermi acostumen a estar completament omplits d’electrons, mentre que els nivells d’energia superiors als Fermi solen estar buits.

Quan es posen en contacte materials amb diferents nivells de Fermi, alguns electrons flueixen del material amb el nivell de Fermi més alt a l'altre material. Aquesta transferència d’electrons augmenta el nivell Fermi inferior i baixa el nivell Fermi superior. Quan la transferència és completa, els nivells de Fermi dels dos materials són iguals. Aquest comportament és important en dispositius electrònics que juxposen diferents materials.