費米麵是一個固體物理裡面的概念。它的定義是在倒空間中能量等於費米能級的位置所圍成的一個面。那什麼又是費米能級呢？費米能級是針對金屬中的電子而言的。我們知道電子是費米子，服從泡利不相容原理，即一個量子態上只允許有一個電子。所以雖然電子都有佔據低能量態的趨勢，但並不是材料中所有的電子都可以佔據最低能量態。這就說明對於一個電子系統而言肯定會有一個被電子佔據的最高能態，這個能態就叫做費米能級。
確定了費米能級之後，我們就可以把倒空間中所有能量等於費米能級的點找出了，然後這些點形成的面就是費米麵。
根據晶體內部電子電子相互作用的強弱以及晶體結構的不同，它們的費米麵也會形狀各異。最簡單的一種是球形，對應於無相互作用的自由電子費米氣體。它們的量子態在倒空間中均勻分佈，因此等於費米能級的點距倒空間原點的距離也是相同的。它們連起來之後就會形成一個形狀規則的球。下面的圖展示了各種金屬的費米麵。
科學家們在實驗中如何測量出一種金屬的費米麵形狀呢？最直接的方法就是測量一塊晶體的角分辨光電子能譜(APRES)，這種方法可以直接得到金屬費米麵附近的能帶結構，從而進一步得到該金屬的費米麵。
還有一種方法就是測量量子振盪，即在對樣品加一個磁場時，樣品的電阻或者磁化率隨磁場變化出現的振盪。這種振盪的週期是磁場的倒數，即一個特定的磁場對應了振盪頻率。固體物理的知識告訴我們，這個振盪頻率是和對應方向費米麵的極值面積有關的。因此測量不同方向的振盪，我們就可以畫出費米麵的形狀。
那麼研究費米麵有什麼用呢？學過固體物理的人應該知道，一種材料的性質主要是由處於費米麵附近的電子行為來決定的。如果我們知道了材料的費米麵，就可以進一步推測得出該材料的性質，比如電學性質、磁學性質、熱學性質等等。
費米麵是一個固體物理裡面的概念。它的定義是在倒空間中能量等於費米能級的位置所圍成的一個面。那什麼又是費米能級呢？費米能級是針對金屬中的電子而言的。我們知道電子是費米子，服從泡利不相容原理，即一個量子態上只允許有一個電子。所以雖然電子都有佔據低能量態的趨勢，但並不是材料中所有的電子都可以佔據最低能量態。這就說明對於一個電子系統而言肯定會有一個被電子佔據的最高能態，這個能態就叫做費米能級。
確定了費米能級之後，我們就可以把倒空間中所有能量等於費米能級的點找出了，然後這些點形成的面就是費米麵。
根據晶體內部電子電子相互作用的強弱以及晶體結構的不同，它們的費米麵也會形狀各異。最簡單的一種是球形，對應於無相互作用的自由電子費米氣體。它們的量子態在倒空間中均勻分佈，因此等於費米能級的點距倒空間原點的距離也是相同的。它們連起來之後就會形成一個形狀規則的球。下面的圖展示了各種金屬的費米麵。
科學家們在實驗中如何測量出一種金屬的費米麵形狀呢？最直接的方法就是測量一塊晶體的角分辨光電子能譜(APRES)，這種方法可以直接得到金屬費米麵附近的能帶結構，從而進一步得到該金屬的費米麵。
還有一種方法就是測量量子振盪，即在對樣品加一個磁場時，樣品的電阻或者磁化率隨磁場變化出現的振盪。這種振盪的週期是磁場的倒數，即一個特定的磁場對應了振盪頻率。固體物理的知識告訴我們，這個振盪頻率是和對應方向費米麵的極值面積有關的。因此測量不同方向的振盪，我們就可以畫出費米麵的形狀。
那麼研究費米麵有什麼用呢？學過固體物理的人應該知道，一種材料的性質主要是由處於費米麵附近的電子行為來決定的。如果我們知道了材料的費米麵，就可以進一步推測得出該材料的性質，比如電學性質、磁學性質、熱學性質等等。