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Density of states (DOS, 상태밀도함수)는 특정 에너지 레벨에서 점유 허용된(occupation allowed) 서로 다른 전자 상태의 개수, 다시 말해 특정 에너지에 있을 수 있는 전자의 개수를 나타낸다 (단위 N(states)∙E-1V-1). DOS는 크기가 거시적인 계의 성질을 양자역학적으로 기술하는 데 매우 중요한 개념으로, 물질의 전자 구조를 얻을 때 자주 사용되는 계산 데이터이다.
실험으로는 photoemission spectroscopy (PES) 라는 광전자 실험으로 측정할 수 있고, 전산모사로는 주로 Kohn-Sham 방정식을 풀어서 계산한다. DOS 그래프를 통해 conduction band와 valence band의 에너지 차이, 즉 Band gap 정보를 얻을 수 있으며 이를 통해 금속, 절연체, 반도체 등의 전기적 성질에 대한 정보를 알 수 있다.
반도체의 경우, 밴드 가장자리 (band edges, Et) 근처에서 DOS인 g(E)는 다음과 같은 근사식으로 유도됩니다. 수식에 따르면, 유효 질량 (effective mass) m*이 클수록 큰 DOS를 갖는다.
이외에 DOS 그래프를 해석하여 전자가 기여하는 전도성 고체의 비열, 상자성 자화율(paramagnetic susceptibility)과 transport 현상에 관한 정보를 얻을 수 있다.
[출처]
-Molecule Modeling3D ModelingStructure Builder, #6 얻기 쉽지만, 수많은 정보를 담고 있는 Density of states (1)
https://www.materialssquare.com/blog/6-density-of-states