科學家發現具明亮基態激子的半導體納米晶體

來自美國海軍研究實驗室（NRL）和瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）的科學家表示，他們發現了一類具有明亮基態激子的新型半導體納米晶體。這一發現標志著光電子領域的一項重大進步，可能會徹底改變高效發光器件等技術的發展。相關論文發表于新一期《美國化學學會·納米》雜志。

研究示意圖。圖片來源：《美國化學學會·納米》雜志

通常情況下，納米晶體內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射速率，限制了基于納米晶體的器件，如激光器或發光二極管（LED）的性能。長期以來，科學家一直致力于尋找克服這一難題的辦法。

NRL研究人員表示，他們采取了一種創新思路，即尋找激子能級順序顛倒的新材料，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，他們根據自己開發的理論建模結果，在開源材料數據庫中進行了廣泛搜索，初步篩選出150多個潛在目標。隨后，他們通過進一步計算分析，得到了28種具有明亮激子的納米材料。

ETH研究人員介紹稱，他們對這28種材料進行了更詳細的建模。結果顯示，其中至少有4種納米晶體擁有明亮的基態激子。

此次發現的這些新材料可以發出從紅外到紫外的廣譜光。這種獨特的多功能性使其在光電應用領域展現出巨大的應用潛力，為創造性能更優異的LED、太陽能電池和光電探測器開辟了新途徑。