Les excitons sont des quasiparticules qui décrivent l'état excité d'un matériau semi-conducteur. Ils sont constitués d’un électron et d’un trou liés ensemble par les forces coulombiennes. Dans le contexte de la spectroscopie ultrarapide, le caractère des excitons peut être soit de type atomique, soit de type solide.
- Excitons de type atomique se caractérisent par un spectre énergétique bien défini et une longue durée de vie. Ils se comportent de manière similaire aux atomes, avec des niveaux d'énergie discrets et des règles de sélection bien définies pour les transitions optiques. Les excitons de type atomique se trouvent généralement dans les semi-conducteurs de faible dimension, tels que les puits quantiques et les points quantiques.
- Excitons de type solide se caractérisent par un spectre énergétique continu et une durée de vie courte. Ils se comportent davantage comme des particules dans un solide, avec une bande continue d’états énergétiques et une variété de transitions optiques. Les excitons de type solide se trouvent généralement dans les semi-conducteurs en vrac.
Le caractère des excitons en régime ultrarapide peut être contrôlé par un certain nombre de facteurs, notamment le système matériel, l’énergie d’excitation et la température. En comprenant le double caractère des excitons, les chercheurs peuvent adapter les propriétés optiques des matériaux semi-conducteurs à diverses applications, telles que les diodes électroluminescentes, les cellules solaires et les lasers.
Le double caractère des excitons en régime ultrarapide a un certain nombre d’applications, notamment :
- Diodes électroluminescentes (LED) :Les excitons peuvent être utilisés pour créer des LED efficaces en utilisant l'énergie libérée par leur recombinaison pour émettre de la lumière. Les LED sont utilisées dans diverses applications, notamment les écrans, l'éclairage et les feux de circulation.
- Cellules solaires :Les excitons peuvent être utilisés pour générer de l'électricité dans des cellules solaires en utilisant l'énergie libérée par leur recombinaison pour séparer les électrons et les trous. Les cellules solaires sont utilisées pour convertir la lumière du soleil en électricité et constituent un élément clé des systèmes d’énergie renouvelable.
- Lasers :Les excitons peuvent être utilisés pour créer des lasers en utilisant l'énergie libérée par leur recombinaison pour amplifier la lumière. Les lasers sont utilisés dans diverses applications, notamment la découpe, le soudage et l’imagerie médicale.
- Informatique quantique :Les excitons peuvent être utilisés pour créer des bits quantiques, qui sont les unités de base de l'information quantique. L’informatique quantique est une nouvelle technologie prometteuse qui pourrait révolutionner l’informatique.
