源于半导体中的直接跃迁和间接跃迁：在k空间中，能量是波矢k的函数，如何理解k空间？

晶体电子不是真空中的自由电子，具有波动性，则其状态不能简单地采用坐标和动量来表征，而可以采用所谓波矢——晶体动量k来表征。由k的三个分量（kx、ky、kz）所构成的空间就是所谓k空间，该空间与正常空间的量纲是互逆的，故k空间是倒易空间，即正格子空间的倒空间；k空间中的一个代表点就对应电子的一个状态。

晶体电子的状态数目是有限的，其数目就等于k空间中一个原胞中代表点的数目；这个倒易空间的原胞就称为Bullouin区。

由于晶体电子是处于能带的状态。对于一个能带，每一个波矢k就代表该能带中电子的一种状态，对应有相应的一个能量本征值（一条能级）。而晶体有很多高低不同的能带，故一个k就对应于不同能带中的不同能级，即具有多个能量本征值。

所以，对于一个晶体电子所处的状态，需要指明它是属于哪一个能带、哪一个波矢k，这才是一种完整的表述。

费米能级是温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级。常用EF表示。对于固体试样，由于真空能级与表面情况有关，易改变，所以用该能级作为参考能级。电子结合能就是指电子所在能级与费米能级的能量差。

虽然严格来说，费米能级等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势；但是在半导体物理和电子学领域中，费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说，“费米能级"这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。

扩展资料：

物理意义：

对于金属，绝对零度下，电子占据的最高能级就是费米能级。费米能级的物理意义是，该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。在半导体物理中，费米能级是个很重要的物理参数，只要知道了它的数值，在一定温度下，电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。

它和温度，半导体材料的导电类型，杂质的含量以及能量零点的选取有关。n型半导体费米能级靠近导带边，过高掺杂会进入导带。p型半导体费米能级靠近价带边，过高掺杂会进入价带。将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统，可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

参考资料来源：百度百科——费米能级

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