近日，來自美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)的科學(xué)家表示，他們發(fā)現(xiàn)了一類具有明亮基態(tài)激子的新型半導(dǎo)體納米晶體。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著光電子領(lǐng)域的一項(xiàng)重大進(jìn)步，可能會(huì)徹底改變高效發(fā)光器件等技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《美國化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》雜志。
百度百科顯示，納米晶體指納米尺寸上的晶體材料，或具有晶體結(jié)構(gòu)的納米顆粒。納米晶體的電學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)顯現(xiàn)出很強(qiáng)的尺寸依賴性，從而可以通過細(xì)致的制造過程來控制這些性質(zhì)。
一般情況下，納米晶體內(nèi)能量最低的激子被稱為“暗”激子。暗激子的存在減緩了光的發(fā)射速率，限制了基于納米晶體的器件，如激光器或發(fā)光二極管的性能。長期以來，科學(xué)家一直致力于尋找克服這一難題的辦法。
NRL研究人員表示，他們采取了一種創(chuàng)新思路，即尋找激子能級(jí)順序顛倒的新材料，這樣原本處于最低能量的暗激子就“變身”為明亮的激子。在最新研究中，他們根據(jù)自己開發(fā)的理論建模結(jié)果，在開源材料數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行了廣泛搜索，初步篩選出150多個(gè)潛在目標(biāo)。隨后，他們通過進(jìn)一步計(jì)算分析，得到了28種具有明亮激子的納米材料。
ETH研究人員后續(xù)對(duì)這28種材料進(jìn)行了更詳細(xì)的建模。結(jié)果顯示，其中至少有4種納米晶體擁有明亮的基態(tài)激子。此次發(fā)現(xiàn)的這些新材料可以發(fā)出從紅外到紫外的廣譜光。這種獨(dú)特的多功能性使其在光電應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，為創(chuàng)造性能更優(yōu)異的光電探測(cè)器等開辟了新途徑。
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