¿Qué significa decir que la energía de Fermi es igual a la energía de salto?

Tengo una pregunta conceptual con respecto a la relación entre la energía de lúpulo y Fermi Energy.

Para que mi pregunta tenga sentido, se necesitan antecedentes contextuales:


Entonces, la definición de integral de salto o energía de salto está dada por

t α tu L V L tu R d X = tu R V R tu L d X

doble bien

La integral de salto t α en sí mismo puede ser de cualquier signo, dependiendo del potencial y el orbital α . Para el cuadrado doble dado arriba, tenemos un potencial atractivo entre los electrones y los iones. ϵ α es la energía para poner un electrón en un sitio y t α es la energía cinética para saltar al vecino.


De acuerdo, eso es suficiente fondo, creo.

Ahora aquí está el problema:

Mirando la forma de la integral tu L V L tu R d X , podemos interpretar t α como la dispersión de un electrón del pozo derecho al pozo izquierdo. Del mismo modo, la integral tu R V R tu L d X puede interpretarse como un electrón atrapado en el pozo izquierdo que ve el potencial debido al pozo derecho y salta al pozo derecho.

Si voy a interpretar la integral de salto, t α como esto, entonces no veo cómo escribir el Fermi-Level en términos de la integral de salto tiene algún sentido:

niveles de Fermi

Así que el Fermi-Level se define como:

Los electrones obedecen al principio de exclusión de Pauli. Cuando agregamos electrones a un sistema, llenan estados de energía sucesivamente más altos hasta la energía de Fermi o el nivel de Fermi. mi F . Esta es la energía cinética de los electrones más energéticos en el sólido.

Entonces, el nivel de Fermi es esencialmente la energía del estado más lleno. Entonces parece que escribir, decir, ' mi F = 2 t ' significa que el nivel de Fermi se compone únicamente de la energía cinética de los electrones en movimiento de un sitio de red a otro?

La razón por la que esto me confunde es porque pensé que había muchos, muchos estados de electrones que se llenaron mucho más bajo que el nivel de Fermi (pero aún contribuyen a la energía general de Fermi), pero no lo suficientemente energéticos como para contribuir al salto. Entonces, ¿por qué estamos escribiendo algo como mi F = 2 t , es decir. ¿Toda la energía de Fermi es energía de salto?


Editar

Olvidé mencionar que tengo libros de Kittel (séptima y octava edición), Ashcroft & Mermin, Hook & Hall y Rosenberg sobre física de estado sólido; pero cuando traté de buscar 'integral de salto' en el índice, descubrí que no está en ninguno de esos libros.

Tú formulas eso mi F a la mitad de llenado es lo mismo que la integral hpping es una coincidencia. Sólo es cierto para el modelo de enlace estrecho en la red cúbica simple. Probablemente será otra cosa para otras redes --- la red de diamantes, por ejemplo.

Respuestas (1)

Bueno, esto se llama el modelo de Hubbard , donde se tiene en cuenta la física de baja energía en un sistema de materia condensada utilizando energía de salto de red (t) y energía de Coulomb in situ (U). La relación de dispersión que ha mencionado se puede obtener aplicando segunda cuantización en un hamiltoniano de unión estrecha en una red cúbica. Si cambia la red, la relación de dispersión cambiará. En conclusión, la energía de Fermi, al ser una forma de energía crucial para determinar la densidad numérica de los fermiones presentes en un sistema, se puede interpretar de muchas maneras ., como puede ver en los primeros 2 párrafos de la página con hipervínculo (uno para semiconductores, otro para metales, etc.). Una de estas interpretaciones es el modelo de Hubbard, donde las energías cinética y potencial de los electrones no se tienen en cuenta de forma explícita. Más bien, t y U son los parámetros principales donde KE y PE están indirectamente presentes.

Y como dijo un sabio, "Todos los modelos son correctos en su propio sentido, pero algunos son útiles". Sucede que la explicación del Modelo Hubbard puede ayudarnos a entender mucho en física de la materia condensada