什么叫费米能级?

费米能级是固体物理学中一个重要概念，指绝对零度时电子填充的最高能级。它就像一个能量门槛，低于这个能级的态都被电子占据，高于这个能级的态都空着。费米能级位置由材料电子数和能带结构决定，金属、半导体、绝缘体的费米能级位置各不相同。温度升高时，电子会从费米能级以下跃迁到以上，但费米能级附近电子最活跃。

费米能级的作用

费米能级决定了材料电学性质。在PN结中，费米能级会弯曲形成内建电场；在半导体中，掺杂会改变费米能级位置。太阳能电池的效率与费米能级分裂有关，热电材料的性能也依赖费米能级附近电子状态。实验中可通过光电子能谱测量费米能级，理论计算常用密度泛函理论确定费米能级位置。费米能级是连接微观电子态与宏观物性的桥梁。