tilstandstetthet

Tilstandstetthet er et begrep som hovedsakelig brukes innenfor faststoff-fysikk. Det er et mål på hvor mange tilgjengelige tilstander som kan okkuperes av partikler med en bestemt energi i et materiale.

Tilstandstetthet er en viktig størrelse for å beskrive oppførselen til elektroner i et fast stoff, siden den blant annet påvirker materialets evne til å lede elektrisk strøm.

Beskrivelse

Tilstandstetthet, ofte skrevet symbolsk som N(E), som funksjon av energien E til elektronet i (a) et metall og i (b) en halvleder. I halvlederen er tilstandstettheten null i et energiintervall som kalles båndgapet.

Illustrasjon av tilstandstetthet.
Lisens: CC BY SA 3.0

Tilstandstettheten varierer betydelig mellom ulike materialer, både i størrelse og avhengigheten av energi (se figur). I et vanlig metall (figur a) finner man typisk en høy tilstandstetthet i et energiområde rundt Fermi-energien. I en halvleder (figur b), eksisterer derimot et båndgap som gjør at tilstandstettheten er eksakt lik null i et stort energiområde. Siden det ikke kan eksistere elektroner innenfor dette energiområdet i en halvleder, blir den elektriske ledningsevnen mye svakere enn i et metall.

I en superleder eksisterer også et energiintervall hvor tilstandstettheten er null. En superleder kan likevel lede elektrisk strøm, siden det eksisterer Cooper-par i stedet for elektroner i dette energiområdet.

En skiller også mellom tilstandstetthet og lokal tilstandstetthet. Sistnevnte beskriver tilstandstettheten på et bestemt romlig punkt i materialet, mens førstnevnte beskriver en midlet tilstandstetthet over hele materialet.

Det er verdt å merke seg at tilstandstettheten ikke sier noe om hvilke tilstander som er besatt av elektroner, bare om hvilke tilstander som er tilgjengelige. For å beskrive hvilke tilstander som faktisk er okkupert av elektroner, trenger man å bestemme distribusjonsfunksjonen i materialet.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg