Gli eccitoni sono quasiparticelle che descrivono lo stato eccitato di un materiale semiconduttore. Sono costituiti da un elettrone e una lacuna legati insieme dalle forze coulombiane. Nel contesto della spettroscopia ultraveloce, il carattere degli eccitoni può essere di tipo atomico o solido.
- Eccitoni di tipo atomico sono caratterizzati da uno spettro energetico ben definito e da una lunga durata. Si comportano in modo simile agli atomi, con livelli energetici discreti e regole di selezione ben definite per le transizioni ottiche. Gli eccitoni di tipo atomico si trovano tipicamente nei semiconduttori a bassa dimensionalità, come i pozzi quantici e i punti quantici.
- Eccitoni di tipo solido sono caratterizzati da uno spettro energetico continuo e da una vita breve. Si comportano più come particelle in un solido, con una banda continua di stati energetici e una varietà di transizioni ottiche. Gli eccitoni di tipo solido si trovano tipicamente nei semiconduttori sfusi.
Il carattere degli eccitoni nel regime ultraveloce può essere controllato da numerosi fattori, tra cui il sistema materiale, l'energia di eccitazione e la temperatura. Comprendendo il duplice carattere degli eccitoni, i ricercatori possono personalizzare le proprietà ottiche dei materiali semiconduttori per una varietà di applicazioni, come diodi emettitori di luce, celle solari e laser.
Il duplice carattere degli eccitoni nel regime ultraveloce ha una serie di applicazioni, tra cui:
- Diodi emettitori di luce (LED) :Gli eccitoni possono essere utilizzati per creare LED efficienti utilizzando l'energia rilasciata dalla loro ricombinazione per emettere luce. I LED sono utilizzati in una varietà di applicazioni, inclusi display, illuminazione e segnali stradali.
- Celle solari :Gli eccitoni possono essere utilizzati per generare elettricità nelle celle solari utilizzando l'energia rilasciata dalla loro ricombinazione per separare elettroni e lacune. Le celle solari vengono utilizzate per convertire la luce solare in elettricità e sono una componente chiave dei sistemi di energia rinnovabile.
- Laser :Gli eccitoni possono essere utilizzati per creare laser utilizzando l'energia rilasciata dalla loro ricombinazione per amplificare la luce. I laser vengono utilizzati in una varietà di applicazioni, tra cui taglio, saldatura e imaging medico.
- Calcola quantistica :Gli eccitoni possono essere utilizzati per creare bit quantistici, che sono le unità di base dell'informazione quantistica. L’informatica quantistica è una nuova tecnologia promettente che potrebbe rivoluzionare l’informatica.
