Фермі поверхня, ізоенергетична поверхня в просторі квазіімпульсів р , що відокремлює область ком електронних стані металу від області, в якій при Т = 0 До електронів немає. За більшість властивостей металів відповідальні електрони, розташовані на Ф. п. і у вузької області простору квазіімпульсів поблизу неї. Це пов'язано з високою концентрацією електронів провідності в металі, що щільно заповнюють рівні в зоні провідності (див. Вироджений газ, Тверде тіло ) . Кожен метал характеризується своїй Ф. п., причому форми поверхонь всілякі ( мал. ). Для «газу вільних електронів» Ф. п. – сфера. Об'єм обмежений Ф. п. W F (що доводиться на 1 елементарне вічко в просторі квазіімпульсів), визначається концентрацією n електронів провідності в металі: 2w F / (2p) 3 = n. Середні розміри Ф. п. для хороших металів ~ / а , де – Планка постійна, а – постійна грати, зазвичай n » 1/ а 3 . У більшості металів, окрім великої Ф. п., виявлені малі порожнини, об'єм яких значно менший, ніж (2p) 3 n /2. Ці порожнини визначають багато квантових властивостей металів в магнітному полі (наприклад, де Хааза – ван Альфена ефект ). В напівметалів об'єм Ф. п. малий в порівнянні з розмірами елементарного вічка в просторі квазіімпульсів. Якщо зайняті електронами стани знаходяться усередині Ф. п., то вона називається електронною, якщо ж усередині Ф. п. електронні стани вільні, то така поверхня називається дірковою. Можливе одночасне існування обидві Ф. п. Наприклад, в Bi Ф. п. складається з 3 електронних і 1 діркового еліпсоїдів. У Ф. п. знаходить віддзеркалення симетрія кристалів . Зокрема, вони періодичні з періодом 2p b, де b – довільний вектор оберненої гратки. Все Ф. п. володіють центром симетрії. Зустрічаються Ф. п. складної топології (з самопересеченіямі), які одночасно є і електронними, і дірковими. Якщо Ф. п. безперервно проходить через весь простір квазіімпульсів, вона називається відкритою. Якщо Ф. п. розпадається на порожнині, кожна з яких поміщається в одному елементарному вічку простору квазіімпульсів, вона називається замкнутою, наприклад в Li, Au, Сі, Ag – відкриті Ф. п., в До, Na, Rb, Cs, In, Bi, Sb, Al – замкнуті. Інколи Ф. п. складається з відкритих і замкнутих порожнин. Швидкості електронів, розташованих на Ф. п.: u F » 10 8 см/сек, вектор (направлений по нормалі до Ф. п.
Геометричні характеристики Ф. п. (форма, кривизна, площі перетинів і т.п.) пов'язані з фізеськимі властивостями металів, що дозволяє будувати Ф. п. за експериментальними даними. Наприклад, магнетосопротівленіє металу залежить від того, відкрита Ф. п. або замкнута, а знак константи Холу (див. Холу ефект ) від того, електронна вона або діркова. Період осциляцій магнітного моменту (у ефекті де Хааза – ван Альфена) визначається екстремальною (по проекції квазіімпульса на магнітне поле) площею перетину Ф. п. Поверхневий імпеданс металу в умовах аномального скін-ефекту залежить від середньої кривизни Ф. п. Період (по магнітному полю) осциляцій коеффіциета поглинання ультразвука металом назад пропорційний екстремальному діаметру Ф. п. Частота циклотронного резонансу визначає ефективну масу електрона, знання якої дозволяє знайти швидкість електронів на Ф. п. Для більшості одноатомних металів і багатьох інтерметалевих з'єднань Ф. п. вже вивчені. Теоретична побудова Ф. п. засновано на модельних уявленнях про рух валентних електронів в силовому полі іонів.
Літ.: Каганов М. І., Філатов А. П., Поверхня Фермі, М., 1969.
