1、我简单说一下我对费米能及的理解:若固体中有 N 个电子,他们的基态是按泡利原理由低到高填充能量尽可能低的 N 个量子态。有两类填充情况:一、电子恰好填满最低的一系列能带,再高的各带全部是空的,最高的满带称为价带,最低的空带称为导带。价带最高能级(价带顶)与导带最低能级(导带底)之间的能量范围称为带隙。这种情况对应绝缘体和半导体。半导体实际上是带隙宽度小的绝缘体。二、除去完全被电子充满的一系列能带外,还有只是部分的被电子填充的能带(常被称为导带)。这时最高占据能级为费米能级 EF,它位于一个或几个能带的能量范围之内。这就是金属。说白了,固体内的电子因泡利不相容原理,不能每一个电子都在最低的能级,
2、便一个一个依序往从低能及往高能阶填,直到最后一个填进的那个能级便是所谓的费米能级。如果你明白了费米能级,就知道它可以是任何数值。有的文献中,为了讨论方便。就定义了费米能级为零点(估计你的概念就是从这里得出的)。不同的费米能级有不同的物理意义。半导体的费米能级 EF 总为负值。最后补充一点,一般我们讨论的都是电子费米子。至于中子、质子等其他费米子另当别论。MS 里介绍夹价带和态密度时的几句话,希望能解决你的问题。All energiesare relative tothe Fermi level (or to the top of the valence band in the case of
3、insulators or semiconductors). The labels along the X axis of the band structure graph correspond to the standard definitions of high symmetry points for the given lattice type (Bradley and Cracknell, 1972). The G point is denoted by a G.另外一句:The energies of the bands are plottedwith respect tothe F
4、ermi level, which isassigneda value of zero.0K 时费米能级应该是 0eV 吧,这个说法是不正确的,几乎没有物质在 0K 时费米能级是 0eV。如果在 0K 时费米能级是 0eV,那就说明最后一个电子填充不需要能量也不放出能量(当然这种极少见的物质还是有的,如果有搞超导的朋友会明白 )。castep 计算的费米能级为4.26eV 应该如何解释呢?如果你的结构模型是正确的,你的计算方法也是正确的,你计算的费米能级为4.26eV 就是正确的。讨论是应该以 0eV 还是4.26eV 作为费米能级呢?讨论能量时要以4.26eV 为准。但如果要是讨论能带图,态
5、密度图。就要以 0为基线讨论。如果楼主看文献,一定会看到作者在讨论价带图,态密度图时就说明,定义费米能级为 0 点,或者是把费米能设为为 0 点。至于为什么要设费米能级为零点,如果你知道能带、态密度怎么计算的,也就是公式怎么推导的,你就知道,设费米能级为零点,计算能带、态密度是多方便。因为现在的计算软件在计算能带图、态密度时都默认设置费米能级为零点,所以划出的图都是费米能级在 0eV 处,其它能量都是相对于费米能量的。能带图里标的虚线(fermi level)为 0eV能带图、态密度图中的虚线就是费米能级,它的零点是计算时定义的,其它能量都是相对与费米能级的能量,不是真实计算的能量。如果你要是把能量 0 点为原点左图,就相当于坐标平移。castep 文件里给出的却是4.26eV只要你的设置没错,计算就是这个值。