励起子は、半導体材料の励起状態を表す準粒子です。それらは、クーロン軍によって結合された電子と穴で構成されています。超高速分光法の文脈では、励起子の性格は原子状または固体のようなものである可能性があります。
- 原子状の励起子 明確に定義されたエネルギースペクトルと長寿命によって特徴付けられます。それらは、離散エネルギーレベルと光学遷移の明確に定義された選択ルールを備えた原子と同様に動作します。原子状の励起子は、通常、量子井戸や量子ドットなどの低次元半導体で見られます。
- 固体のような励起子 連続エネルギースペクトルと短い寿命によって特徴付けられます。それらは、エネルギー状態の連続バンドとさまざまな光遷移を備えた、固体の粒子のように行動します。固体のような励起子は、通常、バルク半導体に見られます。
超高速レジームにおける励起子の特徴は、材料システム、励起エネルギー、温度など、多くの要因によって制御できます。励起子の二重特性を理解することにより、研究者は、光発光ダイオード、太陽電池、レーザーなど、さまざまな用途向けに半導体材料の光学特性を調整できます。
超高速レジームにおける励起子の応用
超高速体制の励起具の二重の特徴には、以下を含む多くのアプリケーションがあります。
- 発光ダイオード（LED） ：励起子は、再結合によって放出されるエネルギーを使用して光を放出することにより、効率的なLEDを作成するために使用できます。 LEDは、ディスプレイ、照明、交通信号など、さまざまなアプリケーションで使用されます。
- 太陽電池 ：励起子は、組換えによって放出されるエネルギーを使用して電子と穴を分離することにより、太陽電池の電気を生成するために使用できます。太陽電池は、日光を電気に変換するために使用され、再生可能エネルギーシステムの重要な要素です。
- レーザー ：励起子は、再結合によって放出されるエネルギーを使用して光を増幅することにより、レーザーを作成するために使用できます。レーザーは、切断、溶接、医療イメージングなど、さまざまなアプリケーションで使用されています。
- 量子コンピューティング ：励起子は、量子情報の基本単位である量子ビットを作成するために使用できます。量子コンピューティングは、コンピューティングに革命をもたらす可能性のある新しいテクノロジーです。
