Διπλός χαρακτήρας των excitons στο εξαιρετικά γρήγορο καθεστώς:ατομική ή στερεά;
Τα excitons είναι quasiparticles που περιγράφουν την διεγερμένη κατάσταση ενός υλικού ημιαγωγών. Αποτελούνται από ένα ηλεκτρόνιο και μια τρύπα που συνδέονται μαζί από τις δυνάμεις Coulombic. Στο πλαίσιο της φασματοσκοπίας Ultrafast, ο χαρακτήρας των excitons μπορεί να είναι είτε ατομικός είτε συμπαγής.
- excitons τύπου ατομικών χαρακτηρίζονται από ένα καλά καθορισμένο ενεργειακό φάσμα και μια μακρά διάρκεια ζωής. Συμπεριπλανούνται παρόμοια με τα άτομα, με διακριτά επίπεδα ενέργειας και καλά καθορισμένους κανόνες επιλογής για οπτικές μεταβάσεις. Οι ατομικές excitons συνήθως βρίσκονται σε ημιαγωγούς χαμηλής διαστάσεων, όπως κβαντικά πηγάδια και κβαντικές κουκίδες.
- Στερεά-όπως excitons χαρακτηρίζονται από ένα συνεχές ενεργειακό φάσμα και μια σύντομη διάρκεια ζωής. Συμπεριτρέπονται περισσότερο σαν σωματίδια σε ένα στερεό, με μια συνεχή ζώνη ενεργειακών καταστάσεων και μια ποικιλία οπτικών μεταβάσεων. Στερεά-όπως excitons βρίσκονται συνήθως σε ημιαγωγούς χύδην.
Ο χαρακτήρας των excitons στο εξαιρετικά γρήγορο καθεστώς μπορεί να ελεγχθεί από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του υλικού συστήματος, της ενέργειας διέγερσης και της θερμοκρασίας. Με την κατανόηση του διπλού χαρακτήρα των excitons, οι ερευνητές μπορούν να προσαρμόσουν τις οπτικές ιδιότητες των υλικών ημιαγωγών για διάφορες εφαρμογές, όπως διόδους εκπομπής φωτός, ηλιακά κύτταρα και λέιζερ.
Εφαρμογές excitons στο ultrafast καθεστώς
Ο διπλός χαρακτήρας των excitons στο εξαιρετικά γρήγορο καθεστώς έχει μια σειρά εφαρμογών, όπως:
- Δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) :Τα excitons μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία αποτελεσματικών LED χρησιμοποιώντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από τον ανασυνδυασμό τους για να εκπέμπει φως. Τα LED χρησιμοποιούνται σε ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των οθονών, του φωτισμού και των σημάτων κυκλοφορίας.
- ηλιακά κύτταρα :Τα excitons μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας σε ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιώντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από τον ανασυνδυασμό τους για να διαχωρίσει τα ηλεκτρόνια και τις οπές. Τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρική ενέργεια και αποτελούν βασικό συστατικό των συστημάτων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.
- Λέιζερ :Τα excitons μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία λέιζερ χρησιμοποιώντας την ενέργεια που απελευθερώνεται από τον ανασυνδυασμό τους για να ενισχύσει το φως. Τα λέιζερ χρησιμοποιούνται σε ποικίλες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της κοπής, της συγκόλλησης και της ιατρικής απεικόνισης.
- Quantum Computing :Τα excitons μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία κβαντικών bits, τα οποία είναι οι βασικές μονάδες των κβαντικών πληροφοριών. Το Quantum Computing είναι μια πολλά υποσχόμενη νέα τεχνολογία που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον υπολογισμό.
