Excitoner är kvasipartiklar som beskriver det exciterade tillståndet hos ett halvledarmaterial. De består av en elektron och ett hål som är sammanbundna av coulombiska krafter. I samband med ultrasnabb spektroskopi kan karaktären hos excitoner vara antingen atomliknande eller solidliknande.
- Atomliknande excitoner kännetecknas av ett väldefinierat energispektrum och lång livslängd. De beter sig på samma sätt som atomer, med diskreta energinivåer och väldefinierade urvalsregler för optiska övergångar. Atomliknande excitoner finns vanligtvis i lågdimensionella halvledare, såsom kvantbrunnar och kvantprickar.
- Solid-liknande excitoner kännetecknas av ett kontinuerligt energispektrum och en kort livslängd. De beter sig mer som partiklar i ett fast ämne, med ett kontinuerligt band av energitillstånd och en mängd optiska övergångar. Solid-liknande excitoner finns vanligtvis i bulkhalvledare.
Excitonernas karaktär i den ultrasnabba regimen kan styras av ett antal faktorer, inklusive materialsystemet, excitationsenergin och temperaturen. Genom att förstå excitonernas dubbla karaktär kan forskare skräddarsy de optiska egenskaperna hos halvledarmaterial för en mängd olika applikationer, såsom lysdioder, solceller och lasrar.
Den dubbla karaktären hos excitoner i den ultrasnabba regimen har ett antal tillämpningar, inklusive:
- Ljusemitterande dioder (LED) :Excitoner kan användas för att skapa effektiva lysdioder genom att använda energin som frigörs genom deras rekombination för att avge ljus. Lysdioder används i en mängd olika applikationer, inklusive displayer, belysning och trafiksignaler.
- Solceller :Excitoner kan användas för att generera elektricitet i solceller genom att använda energin som frigörs genom deras rekombination för att separera elektroner och hål. Solceller används för att omvandla solljus till elektricitet, och de är en nyckelkomponent i förnybara energisystem.
- Lasrar :Excitoner kan användas för att skapa lasrar genom att använda energin som frigörs genom deras rekombination för att förstärka ljus. Lasrar används i en mängd olika applikationer, inklusive skärning, svetsning och medicinsk bildbehandling.
- Quantum computing :Excitoner kan användas för att skapa kvantbitar, som är de grundläggande enheterna för kvantinformation. Quantum computing är en lovande ny teknik som kan revolutionera datoranvändning.
