excitón | |
Excitón en una red cristalina | |
Compuesto: | cuasipartícula |
---|---|
Clasificación: | Excitón de Wannier-Mott , excitón de Frenkel |
Una familia: | bosón |
Canales de decaimiento: |
|
El excitón ( del latín excito - "excito") es una cuasipartícula , que es una excitación electrónica en un dieléctrico , semiconductor o metal [1] , que migra a través del cristal y no está asociada con la transferencia de carga eléctrica y masa . El concepto de excitón y el término mismo fueron introducidos por el físico soviético Ya. I. Frenkel en 1931, también desarrolló la teoría de los excitones [2] [3] [ 4 ] [6] ) por los físicos soviéticos Karryev N.A., E.F. Gross , los resultados de este estudio se publicaron en 1952 [7] . Es un estado ligado de un electrón y un hueco . En este caso, debe considerarse una partícula elemental independiente (irreducible) en los casos en que la energía de interacción de un electrón y un hueco es del mismo orden que la energía de su movimiento, y la energía de interacción entre dos excitones es pequeña en comparación con la energía de cada uno de ellos. Un excitón puede ser considerado una cuasipartícula elemental en aquellos fenómenos en los que actúa como un conjunto que no está sometido a influencias capaces de destruirlo.
Un excitón se puede representar como un estado ligado de un electrón de conducción y un hueco ubicado en el mismo sitio de la red cristalina ( excitón de Frenkel , a * < a 0 , a * es el radio del excitón, a 0 es el período de la red) , o a distancias mucho mayores que la interatómica ( excitón de Wannier-Mott , a * ≫ a 0 ). En los semiconductores, debido a la alta constante dieléctrica , solo existen excitones de Wannier-Mott. Los excitones de Frenkel se aplican principalmente a cristales moleculares [8] .
En los semiconductores a granel, los estados de excitón aparecen solo tras un enfriamiento profundo de las muestras, lo que dificulta su uso. En las estructuras de semiconductores de película delgada, por el contrario, los estados de excitón son muy pronunciados a temperatura ambiente. Al cambiar los tamaños de las nanoestructuras de una manera prescrita, es posible cambiar la energía de enlace y otros parámetros de los excitones y, por lo tanto, controlar los excitones en estructuras de baja dimensión y crear dispositivos basados en procesos físicos que involucran a los excitones [9] [10] .
Así, se ha desarrollado un dispositivo que combina las funciones de un interruptor electro-óptico y un detector de radiación basado en una transición de excitón. El principio de su funcionamiento es que el espectro de absorción de los excitones en capas delgadas de arseniuro de galio en un campo eléctrico transversal se desplaza a la región roja debido al efecto Stark en un sistema con restricciones cuánticas. Cambiando la absorción, el voltaje externo puede modular la intensidad de la luz que pasa a través del semiconductor a la frecuencia de la transición del excitón.
La detección de radiación se produce debido a la descomposición en electrones y huecos de excitones formados durante la excitación resonante debida a la radiación [11] .
Se han creado otros dispositivos en los que el papel de un medio de procesamiento de información lo desempeña un gas de excitón en lugar de un gas de electrones : moduladores ópticos, desfasadores, interruptores, un transistor óptico[12] [13] y láseres [14] .
El campo de la ciencia y la tecnología que estudia los dispositivos técnicos basados en el uso de las propiedades de los excitones se denomina excitónica.
![]() | |
---|---|
En catálogos bibliográficos |
Cuasipartículas ( Lista de cuasipartículas ) | |
---|---|
Elemental | |
Compuesto |
|
Clasificaciones |
|