态密度英文解釋翻譯、态密度的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 density of states; DOS

分詞翻譯：

态的英語翻譯：

condition; form; state; voice
【化】 state

密度的英語翻譯：

density; thickness
【化】 density
【醫】 density

專業解析

态密度（Density of States，簡稱 DOS）是凝聚态物理、材料科學和量子化學中的一個核心概念，指在能量空間中單位能量間隔内所包含的量子态的數量。其英文術語為 "Density of States"。

1. 物理意義與定義态密度描述的是在特定能量值 ( E ) 附近，單位能量範圍内材料中電子（或其他準粒子，如聲子）可占據的量子态的數量密度。其數學定義為： $$ g(E) = frac{dN(E)}{dE} $$ 其中 ( N(E) ) 是能量小于等于 ( E ) 的量子态總數。态密度越高，表明在該能量附近可供電子占據的狀态越多。該概念對于理解材料的電學、光學和熱學性質至關重要，例如金屬、半導體和絕緣體的導電性差異與其費米能級處的态密度直接相關。來源：美國物理學會 (APS) 術語庫。

2. 關鍵計算方法與理論态密度的計算依賴于材料的能帶結構 ( E(mathbf{k}) )，其中 ( mathbf{k} ) 是波矢。通用公式為： $$ g(E) = frac{1}{(2pi)} int_{BZ} frac{dS}{| abla_mathbf{k} E(mathbf{k})|} $$ 積分在布裡淵區 (BZ) 内等能面 ( E(mathbf{k}) = E ) 上進行。對于自由電子氣模型，态密度與能量的平方根成正比：( g(E) propto sqrt{E} )。實際材料（如晶體）的态密度則呈現複雜的峰谷結構，對應于能帶中的極值點（如帶邊）。來源：Kittel C. 固體物理導論 (第8版)。

3. 實驗測量技術态密度可通過多種光譜學方法直接或間接測量：

掃描隧道譜 (STS)：利用量子隧穿效應測量表面局域态密度 (LDOS)，空間分辨率達原子級。來源：Review of Scientific Instruments。
角分辨光電子能譜 (ARPES)：直接探測占據态的能帶色散 ( E(mathbf{k}) )，進而推導态密度。來源：Journal of Electron Spectroscopy。
X射線吸收譜 (XAS) 與光發射譜：分别反映未占據态和占據态的态密度信息。來源：美國國家标準與技術研究院 (NIST) 數據庫。

4. 應用領域态密度分析在以下領域具有關鍵作用：

半導體器件設計：載流子濃度和遷移率取決于帶邊态密度。
熱電材料優化：Seebeck系數與态密度形狀和費米能級位置密切相關。
光催化與光伏材料：光吸收效率由價帶頂和導帶底的态密度分布決定。來源：Nature Materials 綜述。

提示：深入理解态密度需結合固體能帶理論。建議參考黃昆《固體物理學》或 Ashcroft & Mermin Solid State Physics 經典教材獲取完整數學推導（可通過高校圖書館訪問 SpringerLink 或 IOPscience）。

網絡擴展解釋

态密度（Density of States, DOS）是凝聚态物理中的重要概念，用于描述材料中電子或其他粒子在特定能量範圍内的量子态分布情況。以下是綜合多個來源的詳細解釋：

1. 定義與核心概念

态密度表示單位能量區間内可容納的量子态數目，即能量介于$E$到$E+Delta E$之間的微觀狀态數$Delta Z$與能量差$Delta E$的比值： $$ g(E) = frac{Delta Z}{Delta E} $$ 它反映了電子在能量空間的分布密度，是研究材料電子結構的關鍵參數,4,。

2. 物理意義

微觀态統計：态密度與相空間中的量子态分布相關。例如，在三維自由電子氣模型中，電子速度分量$(v_x, v_y, v_z)$構成相空間，特定速度（對應能量$E$）的電子态數目即為該能量的态密度,。
宏觀性質關聯：态密度直接影響材料的導電性、比熱、磁化率等宏觀性質。例如，高态密度區域通常對應更強的電子相互作用,9,。
能帶結構可視化：态密度可作為能帶結構的直觀表達，用于分析能帶間隙（如半導體）或簡并态數目,。

3. 數學表達式

自由電子模型：三維自由電子氣的态密度公式為： $$ g(E) = frac{4pi V (2m)^{3/2}}{h} sqrt{E} $$ 其中$V$為體積，$m$為電子質量，$h$為普朗克常數,。
一般推導：通過倒空間（k空間）中狀态數的微分計算，表達式為： $$ g(E) = frac{dN}{dE} = frac{dN}{dk} cdot frac{dk}{dE} $$ 其中$N$為狀态數，$k$為波矢。

4. 單位與測量

常用單位：電子伏特每立方米（states/eV/m³）或密立根單位（結合體積與能量）。
實驗測定：通過X射線發射光譜、光電子能譜等技術間接測量,。

5. 應用場景

材料設計：預測半導體帶隙、金屬導電性等,。
熱力學性質：計算電子比熱時，需積分态密度與能量分布函數,。
納米材料研究：納米尺度下态密度的離散化顯著影響材料特性。

如需進一步了解具體材料的态密度計算或實驗方法，可參考固體物理教材或專業文獻（如、6、9等來源）。