费米能级问题

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，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 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 Fermi 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。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。