フェルミエネルギー

質問

銅の縮退温度を求めるときに、室温付近で銅内の自由電子はフェルミ統計に従うということはどういうことなんですか？誰かわかる方教えてください。お願いします。

回答No.2

leo-ultra

＃１さんのおっしゃる通りだと思いいますが、
質問者の方も＃１さんも言葉の使い方に違和感を感じます。

質問者>室温付近で銅内の自由電子はフェルミ統計に従う
＃１>室温でフェルミ統計に従う

そもそも電子はどんな温度でもフェルミ分布に従うのではないでしょうか？

むしろフェルミ分布は高温だと古典的マクスウェル分布で近似できますが、これがどのくらいの温度ということが問題になっているのではないでしょうか？

熱エネルギーがフェルミエネルギーより大きければ
古典近似が使えます。そうでない場合は電子系は量子統計的で縮退しています。

半導体中の自由電子は密度が非常に低いので、
室温はおろかたぶん液体窒素温度でも近似可能です。

その点、金属である銅はフェルミエネルギーが数eVなので、数万度以上にならないと古典近似は使えません。つまり室温では縮退しているということ。

回答No.1

metzner

銅のフェルミ温度(フェルミエネルギーを温度に直したもの)を単純に計算すると室温よりかなり高温になります。従って室温ぐらいの熱エネルギーでは、エネルギー的に低い状態が空のエネルギー状態に励起するなどの現象は凄くまれなできごとになります。すなわち凍結されているも同様です。これは室温でフェルミ統計に従うと思っていいということです。