Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Ферми поверхность

поверхность (далее Ф) изоэнергетическаяФ в пространстве квазиимпульсов р, отделяющая область запятых электронных состоянии металла от области, в которой при Т = 0 К электронов нет. За большинство свойств металлов ответственны электроны, расположенные на Ф и в узкой области пространства квазиимпульсов вблизи нее. Это связано с высокой концентрацией электронов проводимости в металле, плотно заполняющих уровни в зоне проводимости (см. Вырожденный газ, Твердое тело). Каждый металл характеризуется своей Ф, причем формы поверхностей разнообразны (рис.). Для "газа свободных электронов" Ф – сфера. Объем, ограниченный Ф (приходящейся на 1 элементарную ячейку в пространстве квазиимпульсов), определяется концентрацией n электронов проводимости в металле: 2/(2p)3 = n. Средние размеры Ф для хороших металлов ~ /a, где  – Планка постоянная, а – постоянная решетки, обычно n " 1/a3. У большинства металлов, кроме большой Ф, обнаружены малые полости, объем которых значительно меньше, чем (2p)3n/2. Эти полости определяют многие квантовые свойства металлов в поле (например, де Хааза – ван Альфена эффект). У полуметаллов объем Ф мал по сравнению с размерами элементарной ячейки в пространстве квазиимпульсов. Если занятые электронами состояния находятся внутри Ф, то она называется электронной, если же внутри Ф электронные состояния свободны, то такаяФ называется дырочной. Возможно одновременное существование обеих Ф Например, у Ф состоит из 3 электронных и 1 дырочного эллипсоидов. В Ф находит отражение симметрия кристаллов. В частности, они периодичны с периодом 2pb, где b – произвольный вектор обратной решетки. Все Ф обладают центром симметрии. Встречаются Ф сложной топологии (с самопересечениями), которые одновременно являются и электронными, и дырочными. Если Ф непрерывно проходит через все пространство квазиимпульсов, она называется открытой. Если Ф распадается на полости, каждая из которых помещается в одной элементарной ячейке пространства квазиимпульсов, она называется замкнутой, например у , , Си, – открытые Ф, у К, , , , , , , – замкнутые. Иногда Ф состоит из открытых и замкнутых полостей. Скорости электронов, расположенных на Ф: u " 108 см/сек, вектор (направлен по нормали к Ф

  Геометрические характеристики Ф (форма, кривизна, площади сечений и т.п.) связаны с физескими свойствами металлов, что позволяет строить Ф по экспериментальным данным. Например, магнетосопротивление металла зависит от того, открытая Ф или замкнутая, а знак константы Холла (см. Холла эффект) от того, электронная она или дырочная. Период осцилляций момента (в эффекте де Хааза – ван Альфена) определяется экстремальной (по проекции квазиимпульса на поле) площадью сечения Ф Поверхностный импеданс металла в условиях аномального скин-эффекта зависит от средней кривизны Ф Период (по полю) осцилляций коэффициета поглощения ультразвука металлом обратно пропорционален экстремальному диаметру Ф Частота циклотронного резонанса определяет эффективную массу электрона, знание которой позволяет найти скорость электронов на Ф Для большинства одноатомных металлов и многих интерметаллических соединений Ф уже изучены. Теоретическое построение Ф основано на модельных представлениях о движении валентных электронов в силовом поле ионов.

  Лит.: Каганов М. И., Филатов А. П., Поверхность М., 1969.

  М. И. Каганов.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 27.01.2023 20:24:35