FERMİ SƏTHİ - Т = 0 К-də metallarda, yarımmetallarda və aşqarlanmış yarımkeçiricilərdə p kvaziimpulslar fəzasında dolmuş elektron halları ilə boş elektron hallarını ayıran izoenergetik səth. Metalların əksər xassələri F.s.-ndə və onun yaxın ətrafında yerləşən elektron halları ilə təyin olunur. Bu onunla izah olunur ki, metallarda keçirici elektronların konsentrasiyası çox böyükdür və onlar keçirici zonanı Fermi enerjisi səviyyəsinə qədər tam doldurur; (bax Cırlaşmış qaz, Bərk cisimlər). Hər bir metalın, yarımmetalın özünəməxsus F.s. var və onlar forma və ölçülərinə görə bir-birindən fərqlənir.
| Müxtəlif tip Fermi səthləri. |
“Sərbəst elektron qazı” üçün F.s. sfera formasında olur. F.s. ilə məhdudlaşmış QF həcmi (kvaziimpulslar fəzasında 1 elementar özəyə düşən həcm) metaldakı keçirici elektronların n konsentrasiyası ilə təyin olunur: 20F /(2ph)3 = n. Yaxşı metallar üçün F.s.-nin orta ölçüsü ~ һ/а tərtibindədir, burada h - Plank sabiti, а - qəfəs sabitidir və adətən, n ~1/a3. Əksər metallarda böyük F.s.-ndən başqa, həcmi (2ph)3n /2-dən çox kiçik olan boşluqlar (cibciklər) da mövcuddur. Bu boşluqlar metalların maqnit sahəsində bir çox kvant xassələrini (məs., de Haas-van Alfven effekti) təyin edir. Yarımmetallarda F.s.-nin həcmi kvaziimpulslar fəzasında elementar qəfəsin malik olduğu ölçülərdən kiçik olur. F.s. daxilindəki kvant halları elektronlarla doludursa, belə F.s. e l e k t r o n, əgər bu hallar boşdursa, belə səth deşik F.s. adlanır. Eyni zamanda hər iki F.s.-nin mövcud olması da mümkündür. Məs., Bi-un F.s. 3 elektron və 1 deşik ellipsoiddən ibarətdir. Kristalların simmetriya xassələri F.s.-ndə özünü əks etdirir. Belə ki, F.s. 2phb (b - tərs qəfəsin istənilən bir vektoru) dövrü ilə dövri surətdə təkrarlanır. Bütün F.s. simmetriya mərkəzinə malikdir. Eyni zamanda həm elektron, həm də deşik xassəli mürəkkəb topologiyaya (öz-özü ilə kəsişən) malik F.s.-nə də rast gəlinir. Əgər F.s. kvaziimpulslar fəzası boyunca kəsilmədən tam yayılırsa, a ç ı q, kvaziimpulslar fəzasında bir elementar özəkdə yerləşə bilən boşluqlara ayrılırsa, q a p a 1ı F.s. adlanır; məs., Li, Au, Si, Ag - açıq, К, Na, Rb, Cs, In, Bi, Sb, Al isə qapalı F.s.-nə malikdir. Bəzən F.s. həm qapalı, həm də açıq boşluqlardan ibarət olur. F.s.-ndə yerləşən elektronların sürəti uF =108 m/san tərtibindədir və bu sürət vektorunun istiqaməti F.s.-nə perpendikulyardır.
F.s.-nin həndəsi xüsusiyyətləri (format, əyrilik dərəcəsi, kəsiklərinin sahəsi və s.) metalların fiziki xassələri ilə sıx bağlıdır, ona görə də eksperimental bilgilərə əsasən F.s.-ni qurmaq olur. Məs., metalın maqnit müqaviməti onun F.s.-nin açıq və ya qapalı olmasından, Holl əmsalının (bax Holl effekti) işarəsi isə F.s.- nin elektron və ya deşik olmasından asılıdır. Anomal skin-effekt şəraitində metalın səth impedansı F.s.-nin əyriliyinin orta qiymətindən asılıdır. Metallarda ultrasəsin udulma əmsalının (maqnit sahəsinin qiymətinə görə) ossilyasiyalarınm dövrü F.s.-nin ekstremal diametrinin qiyməti ilə tərs mütənasibdir. Siklotron rezonansının tezliyinə görə elektronun effektiv kütləsini və beləliklə, F.s. üzərində elektronların sürətini təyin etmək olur. Əksər biratomlu metallar və bir çox intermetallik birləşmələr üçün F.s. tədqiq edilmişdir. Kristalın ionlarının qüvvə sahəsində valent elektronlarının hərəkətini ifadə edən modellərə əsasən F.s.-ni nəzəri üsullarla qurmaq mümkündür.
