Exciton
在凝聚(ju)態(tai)物(wu)理領(ling)域，Exciton（激子(zi)）是(shi)壹(yi)個重要(yao)概念(nian)，其(qi)du特(te)性(xing)質(zhi)與行(xing)為(wei)在諸多科(ke)學(xue)研(yan)究及實際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)扮(ban)演(yan)關(guan)鍵(jian)角(jiao)色(se)。
從本(ben)質(zhi)上講，激子(zi)是(shi)由壹(yi)個電(dian)子和(he)壹(yi)個正(zheng)空穴(xue)（即價(jia)帶中(zhong)的(de)空電(dian)子態(tai)）組(zu)成的(de)復(fu)合(he)體(ti)。當價(jia)帶中(zhong)的(de)電(dian)子吸(xi)收(shou)足(zu)夠(gou)能量(liang)（如吸收(shou)光子）躍(yue)遷到導(dao)帶時，價(jia)帶中(zhong)便(bian)留下(xia)空(kong)穴(xue)。由於(yu)電(dian)子帶負(fu)電(dian)，空穴(xue)帶正電(dian)，兩者(zhe)之間(jian)因(yin)庫侖吸引(yin)作(zuo)用(yong)形(xing)成激(ji)子(zi)。激(ji)子整體(ti)呈電(dian)中(zhong)性(xing)，雖(sui)不參與(yu)導(dao)電(dian)過程，但能在非金(jin)屬晶(jing)體(ti)中(zhong)自(zi)由移動，不過這也導(dao)致(zhi)其(qi)檢(jian)測(ce)頗(po)具難(nan)度(du)，通常(chang)需(xu)借助(zhu)間(jian)接(jie)手段實現。
激(ji)子可(ke)大(da)致(zhi)分(fen)為(wei)萬尼爾（Wannier）激(ji)子(zi)和弗(fu)倫克爾（Frenkel）激(ji)子(zi)。萬尼爾激(ji)子(zi)中(zhong)，電(dian)子和(he)空穴(xue)分布範(fan)圍(wei)較(jiao)大(da)，庫侖束(shu)縛(fu)較弱(ruo)，電(dian)子主(zhu)要(yao)受平均(jun)晶(jing)格(ge)勢(shi)與(yu)空穴庫侖靜電(dian)勢(shi)影(ying)響，常(chang)見於(yu)半(ban)導(dao)體材料；弗倫克爾激(ji)子(zi)的電(dian)子和(he)空穴(xue)則束(shu)縛(fu)在體元胞(bao)範(fan)圍內，庫侖作(zuo)用(yong)較強(qiang)，多存(cun)在於(yu)絕(jue)緣體(ti)中(zhong)。
在光躍(yue)遷過程裏(li)，被激(ji)發(fa)到導(dao)帶的電(dian)子與(yu)價(jia)帶空穴(xue)因(yin)庫侖相互(hu)作(zuo)用(yong)形(xing)成激(ji)子(zi)態(tai)，這壹(yi)過程對(dui)半(ban)導(dao)體光學(xue)特(te)性(xing)意義重大(da)。在半(ban)導(dao)體吸(xi)收(shou)光譜中(zhong)，除常(chang)規(gui)帶間(jian)吸(xi)收(shou)產生的(de)連續(xu)譜吸收(shou)區(qu)外(wai)，還(hai)能(neng)觀(guan)測(ce)到(dao)由激子吸收(shou)導(dao)致(zhi)的(de)分(fen)立吸收(shou)譜(pu)線(xian)，其(qi)能(neng)譜(pu)結構與(yu)氫(qing)原子(zi)吸(xi)收(shou)譜(pu)線(xian)類(lei)似(si)。自(zi)由激子作(zuo)為(wei)整體(ti)可(ke)在半(ban)導(dao)體中(zhong)移(yi)動，是壹(yi)種電(dian)中(zhong)性(xing)、非導(dao)電(dian)性的(de)電(dian)子激(ji)發(fa)態(tai)。
激(ji)子(zi)的能級(ji)分立，分布在禁帶中(zhong)靠近導(dao)帶底區域，對(dui)晶(jing)體(ti)光吸收(shou)長(chang)波(bo)影(ying)響顯著(zhu)，會產生新(xin)的吸(xi)收(shou)帶，借此(ci)還(hai)可(ke)測(ce)得(de)激子(zi)結合能(neng)，即(ji)激(ji)子(zi)基態(tai)能(neng)級(ji)與導(dao)帶底的能(neng)量(liang)差值。例(li)如，GaAs 中(zhong)激(ji)子結合能為(wei) 4.2 毫電(dian)子伏，而(er)氯(lv)hua鉀(jia)晶(jing)體(ti)中(zhong)該值達(da) 400 毫(hao)電(dian)子伏。當激子中(zhong)的(de)電(dian)子與(yu)空穴(xue)復合時(shi)，原本(ben)的(de)原子(zi)狀(zhuang)態(tai)恢(hui)復(fu)，激子消(xiao)失(shi)，此(ci)時(shi)激(ji)子能量(liang)可(ke)能轉(zhuan)化(hua)為(wei)光輻(fu)射(she)，也(ye)可(ke)能轉(zhuan)移(yi)給(gei)固(gu)體(ti)中(zhong)相(xiang)鄰原子(zi)的(de)電(dian)子，若後者發(fa)生，便(bian)會(hui)產生新(xin)的激(ji)子(zi)。
在實際(ji)應(ying)用(yong)方面，激子發(fa)光是壹(yi)些(xie)發(fa)光二極(ji)管(guan)和(he)特(te)殊發(fa)光器(qi)件的(de)重要(yao)發(fa)光機制。尤其在間(jian)接(jie)帶半(ban)導(dao)體材料及低(di)維(wei)結構半(ban)導(dao)體材料制成的(de)發(fa)光二極(ji)管(guan)中(zhong)，激(ji)子發(fa)光躍(yue)遷作(zuo)用(yong)關鍵(jian)。如氮化(hua)物(wu)材料制成的(de)藍(lan)綠(lv)光和紫(zi)外(wai)光發(fa)光二極(ji)管(guan)，盡管(guan)其(qi)中(zhong)缺(que)陷濃度較高，但因局域化(hua)激(ji)子復(fu)合(he)幾(ji)率高，使載(zai)流子(zi)在到達(da)非(fei)輻(fu)射(she)復(fu)合中(zhong)心(xin)前(qian)就(jiu)通(tong)過(guo)激(ji)子(zi)復合發(fa)光，顯著(zhu)提高了發(fa)光效率(lv)。
首頁(ye)-產品系統(tong)---Exciton
詳細(xi)介(jie)紹(shao)
聯(lian)系電(dian)話(hua)
產品咨(zi)詢(xun)
聯系我(wo)們