In einem Halbleiter endlicher Ausdehnung kann der Wellenvektor in einem
erlaubten Energieband nur eine endliche Anzahl von Werten annehmen.
Man spricht von einer endlichen Anzahl von Zuständen im -Raum.
Ein 'Zustand' ist ein verfügbarer Platz im Energieband.
Die 'Zustandsdichte'
ist die Anzahl der Zustände je Volumseinheit im Wellenvektor- bzw.
Energieraum.
Sie ist unabhängig von der Kristallstruktur bzw. vom Gittervektor
[52], [91], [120], [121], [153],
[192]:
ist die Zustandsdichte im
-Raum für eine Probe mit dem
Einheitsvolumen.
Nach dem Pauli Prinzip kann jeder
-Zustand mit zwei Elektronen
unterschiedlichen Spins besetzt werden.
Das Pauli Prinzip wird in der Schrödingergleichung nicht, sehr wohl aber
in Gl. (2.30) berücksichtigt.
Die endliche Zustandsdichte kann auch direkt aus der Heisenbergschen
Unschärferelation abgeleitet werden [134].
Betrachtet man als stetige Funktion, läßt sich die Summe
über alle Zustände einer Funktion des Wellenvektors
als
Integral schreiben [120]:
ist der gesamte
-Raum.
Gleichbedeutend mit der Zustandsdichte im -Raum ist die Zustandsdichte
,
auf der Energieskala der erlaubten Bänder:
Um die Zustandsdichte als Funktion der Energie darstellen zu können, muß die Bandstruktur bekannt sein. Für Standardbänder (2.22), (2.25) ergibt sich mit Gl. (2.30) [52], [91], [121], [153], [165], [192]:
Die Zustandsdichten ,
stellen die Anzahl der besetzbaren
Energiezustände je
Energie- und Volumseinheit des Kristalls dar.
Sie charakterisieren das Verhalten der energetisch dicht beieinanderliegenden
besetzbaren Energieniveaus innerhalb eines erlaubten Bandes als
quasikontinuierliches Band im endlich ausgedehnten Kristall mit sehr vielen
Atomen.
Halbleiter haben somit im Leitungs- und Valenzband je ein
quasikontinuierliches Band verfügbarer Energiezustände.