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.
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.
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.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.