Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Excitón

Excitón de Frenkel, par electrón-hueco ligado donde el hueco está localizado en una posición del cristal representada por puntos negros. Excitón de Wannier-Mott: par electrón-hu...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Excitón de Frenkel, par electrón-hueco ligado donde el hueco está localizado en una posición del cristal representada por puntos negros.
Excitón de Wannier-Mott: par electrón-hueco ligado que no está localizado en una posición cristalina. Esta figura muestra esquemáticamente la difusión del excitón a través de la red cristalina.

Un excitón es un estado ligado de un electrón y un hueco electrónico que se atraen entre sí por la fuerza electrostática de Coulomb resultante de sus cargas opuestas. Es una cuasipartícula eléctricamente neutra considerada una excitación elemental principalmente en la materia condensada , como aislantes , semiconductores , algunos metales y algunos líquidos. Transporta energía sin transportar carga eléctrica neta. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

Un excitón se forma cuando un electrón de la banda de valencia de un cristal se excita a la banda de conducción , por ejemplo, al absorber un fotón. Esta excitación deja un hueco con carga positiva en la banda de valencia. Aquí, el término «hueco» representa el estado cuántico desocupado del electrón con carga positiva, análogo en cristal al positrón . Debido a la fuerza de Coulomb atractiva entre el electrón y el hueco, se forma un estado ligado, similar al del electrón y el protón en un átomo de hidrógeno o al del electrón y el positrón en el positronio . Los excitones son bosones compuestos, ya que se forman a partir de dos fermiones: el electrón y el hueco.

Ocurrencias

Los excitones suelen tratarse en dos casos límite: los excitones de radio pequeño, denominados excitones de Frenkel , y los excitones de radio grande, a menudo llamados excitones de Wannier-Mott .

Un excitón de Frenkel se produce cuando la distancia entre el electrón y el hueco se limita a una o solo unas pocas celdas unitarias vecinas más cercanas. Los excitones de Frenkel suelen aparecer en aislantes y semiconductores orgánicos con bandas de energía permitidas relativamente estrechas y, por consiguiente, con una masa efectiva bastante elevada .

En el caso de los excitones de Wannier-Mott, el movimiento relativo del electrón y el hueco en el cristal abarca muchas celdas unitarias. Los excitones de Wannier-Mott se consideran cuasipartículas similares al hidrógeno. La función de onda del estado ligado se denomina hidrogenótica , lo que da lugar a una serie de estados de energía análogos a los de un átomo de hidrógeno . En comparación con un átomo de hidrógeno, la energía de enlace del excitón en un cristal es mucho menor y su tamaño (radio) es mucho mayor. Esto se debe principalmente a dos efectos: (a) las fuerzas de Coulomb se apantallan en un cristal, lo que se expresa como una permitividad relativa ε r significativamente mayor que 1, y (b) la masa efectiva del electrón y el hueco en un cristal es típicamente menor que la de los electrones libres. Los excitones de Wannier-Mott, con energías de enlace que van desde unos pocos hasta cientos de meV , dependiendo del cristal, se producen en muchos semiconductores, incluidos Cu 2 O, GaAs, otros semiconductores III-V y II-VI, y dicalcogenuros de metales de transición como MoS 2 .

Los excitones dan lugar a líneas espectralmente estrechas en los espectros de absorción, reflexión, transmisión y luminiscencia ópticas con energías inferiores a la banda prohibida de partículas libres de un aislante o un semiconductor. La energía de enlace y el radio del excitón pueden extraerse de mediciones de absorción óptica en campos magnéticos aplicados. [ 6 ]

El excitón, como cuasipartícula, se caracteriza por el momento (o vector de onda K ) que describe la propagación libre del par electrón-hueco como una partícula compuesta en la red cristalina, de acuerdo con el teorema de Bloch . La energía del excitón depende de K y suele ser parabólica para vectores de onda mucho menores que el vector de la red recíproca del material huésped. La energía del excitón también depende de la orientación respectiva de los espines del electrón y del hueco, ya sean paralelos o antiparalelos. Los espines están acoplados por la interacción de intercambio , lo que da lugar a la estructura fina de la energía del excitón .

En metales y semiconductores altamente dopados, se recurre al concepto del excitón de Gerald Mahan, donde el hueco en la banda de valencia se correlaciona con el mar de Fermi de los electrones de conducción. En este caso, no se forma un estado ligado en sentido estricto, pero la interacción de Coulomb produce un aumento significativo de la absorción en las proximidades del borde de absorción fundamental, también conocido como singularidad de Mahan o de Fermi.

Historia

El concepto de excitones fue propuesto por primera vez por Yakov Frenkel en 1931, [ 7 ] cuando describió la excitación de una red atómica considerando lo que ahora se llama la descripción de enlace fuerte de la estructura de bandas . En su modelo, el electrón y el hueco ligados por la interacción de Coulomb se encuentran en el mismo sitio o en los sitios vecinos más cercanos de la red, pero el excitón como una cuasipartícula compuesta es capaz de viajar a través de la red sin ninguna transferencia neta de carga, lo que dio lugar a muchas propuestas para dispositivos optoelectrónicos .

Tipos

excitón de Frenkel

En materiales con una constante dieléctrica relativamente pequeña , la interacción de Coulomb entre un electrón y un hueco puede ser fuerte y, por lo tanto, los excitones tienden a ser pequeños, del mismo orden que el tamaño de la celda unitaria. Los excitones moleculares pueden incluso estar completamente ubicados en la misma molécula, como en los fullerenos . Este excitón de Frenkel , llamado así por Yakov Frenkel , tiene una energía de enlace típica del orden de 0,1 a 1 eV . Los excitones de Frenkel se encuentran típicamente en cristales de haluros alcalinos y en cristales moleculares orgánicos compuestos de moléculas aromáticas, como el antraceno y el tetraceno . Otro ejemplo de excitón de Frenkel incluye las excitaciones d - d en el sitio en compuestos de metales de transición con capas d parcialmente llenas . Si bien las transiciones d - d están en principio prohibidas por la simetría, se vuelven débilmente permitidas en un cristal cuando la simetría se rompe por relajaciones estructurales u otros efectos. La absorción de un fotón resonante con una transición d - d conduce a la creación de un par electrón-hueco en un único sitio atómico, que puede tratarse como un excitón de Frenkel.

excitón de Wannier-Mott

En los semiconductores, la constante dieléctrica suele ser grande. En consecuencia, el apantallamiento del campo eléctrico tiende a reducir la interacción de Coulomb entre electrones y huecos. El resultado es un excitón de Wannier-Mott , [ 8 ] que tiene un radio mayor que el espaciado de la red. La pequeña masa efectiva de los electrones, típica de los semiconductores, también favorece los radios grandes de los excitones. Como resultado, el efecto del potencial de la red puede incorporarse a las masas efectivas del electrón y el hueco. Asimismo, debido a las masas más bajas y a la interacción de Coulomb apantallada, la energía de enlace suele ser mucho menor que la de un átomo de hidrógeno, típicamente del orden de 0,01 eV . Este tipo de excitón recibió su nombre en honor a Gregory Wannier y Nevill Francis Mott . Los excitones de Wannier-Mott se encuentran típicamente en cristales semiconductores con pequeñas brechas de energía y altas constantes dieléctricas, pero también se han identificado en líquidos, como el xenón líquido . También se les conoce como excitones grandes .

En los nanotubos de carbono de pared simple , los excitones presentan características tanto de Wannier-Mott como de Frenkel. Esto se debe a la naturaleza de la interacción de Coulomb entre electrones y huecos en una dimensión. La función dieléctrica del nanotubo es lo suficientemente grande como para permitir que la función de onda se extienda espacialmente a lo largo de varios nanómetros en el eje del tubo, mientras que el escaso apantallamiento en el vacío o en el entorno dieléctrico fuera del nanotubo permite energías de enlace elevadas (de 0,4 a 1,0 eV ).

A menudo se puede elegir más de una banda como fuente para el electrón y el hueco, lo que da lugar a diferentes tipos de excitones en el mismo material. Incluso las bandas de alta energía pueden ser efectivas, como han demostrado los experimentos de dos fotones de femtosegundos . A temperaturas criogénicas, se pueden observar muchos niveles excitónicos superiores que se aproximan al borde de la banda, [ 9 ] formando una serie de líneas de absorción espectral que son, en principio, similares a las series espectrales del hidrógeno .

semiconductores 3D

En un semiconductor masivo, un excitón de Wannier tiene una energía y un radio asociados, llamados respectivamente energía de Rydberg del excitón y radio de Bohr del excitón . [ 10 ] Para la energía, tenemos

mi(norte)=−(μmetro0εr2Ry)norte2≡−Rincógnitanorte2{\displaystyle E(n)=-{\frac {\left({\frac {\mu }{m_{0}\varepsilon _{r}^{2}}}{\text{Ry}}\right)}{n^{2}}}\equiv -{\frac {R_{\text{X}}}{n^{2}}}}

dóndeRy{\displaystyle {\text{Ry}}}es la unidad de energía de Rydberg (cf. constante de Rydberg ),εr{\displaystyle \varepsilon _{r}}es la permitividad relativa (estática),μ=(metromi∗metroh∗)/(metromi∗+metroh∗){\displaystyle \mu =(m_{e}^{*}m_{h}^{*})/(m_{e}^{*}+m_{h}^{*})}es la masa reducida del electrón y del hueco, ymetro0{\displaystyle m_{0}}es la masa del electrón. En cuanto al radio, tenemos

rnorte=(metro0εraHμ)norte2≡aincógnitanorte2{\displaystyle r_{n}=\left({\frac {m_{0}\varepsilon _{r}a_{\text{H}}}{\mu }}\right)n^{2}\equiv a_{\text{X}}n^{2}}

dóndeaH{\displaystyle a_{\text{H}}}es el radio de Bohr .

Por ejemplo, en GaAs , tenemos una permitividad relativa de 12,8 y masas efectivas de electrones y huecos de 0,067 m₀ y 0,2 m₀ respectivamente ; y eso nos daRincógnita=4.2{\displaystyle R_{\text{X}}=4.2}meV yaincógnita=13{\displaystyle a_{\text{X}}=13}Nuevo Méjico.

semiconductores 2D

En los materiales bidimensionales (2D) , el sistema está confinado cuánticamente en la dirección perpendicular al plano del material. La dimensionalidad reducida del sistema afecta a las energías de enlace y los radios de los excitones de Wannier. De hecho, los efectos excitónicos se intensifican en dichos sistemas. [ 11 ]

Para un potencial de Coulomb apantallado simple, las energías de enlace toman la forma del átomo de hidrógeno 2D [ 12 ].

mi(norte)=−Rincógnita(norte−12)2{\displaystyle E(n)=-{\frac {R_{\text{X}}}{\left(n-{\tfrac {1}{2}}\right)^{2}}}}.

En la mayoría de los semiconductores 2D, la forma de Rytova-Keldysh es una aproximación más precisa a la interacción del excitón [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ].

V(r)=−mi28ϵ0r0[H0(κrr0)−Y0(κrr0)].{\displaystyle V(r)=-{\frac {e^{2}}{8\epsilon _{0}r_{0}}}\left[{\text{H}}_{0}\left({\frac {\kappa r}{r_{0}}}\right)-Y_{0}\left({\frac {\kappa r}{r_{0}}}\right)\right].}

dónder0{\displaystyle r_{0}}es la llamada longitud de proyección,ϵ0{\displaystyle \epsilon _{0}}es la permitividad del vacío ,mi{\displaystyle e}es la carga elemental ,κ{\displaystyle \kappa }la permitividad relativa promedio de los medios circundantes yr{\displaystyle r}el radio del excitón. Para este potencial, no se puede encontrar una expresión general para las energías de los excitones. En su lugar, hay que recurrir a procedimientos numéricos, y es precisamente este potencial el que da lugar a la serie de Rydberg no hidrogenética de las energías en semiconductores 2D. [ 11 ]

Ejemplo: excitones en dicalcogenuros de metales de transición (TMD)

Las monocapas de un dicalcogenuro de metal de transición (TMD) constituyen un buen ejemplo de vanguardia donde los excitones desempeñan un papel fundamental. En particular, en estos sistemas, presentan una energía de enlace del orden de 0,5 eV [ 3 ], con una atracción de Coulomb entre el hueco y los electrones más fuerte que en otros pozos cuánticos tradicionales. Como resultado, en estos materiales se observan picos excitónicos ópticos incluso a temperatura ambiente. [ 3 ]

semiconductores 0D

En nanopartículas que exhiben efectos de confinamiento cuántico y por lo tanto se comportan como puntos cuánticos (también llamados semiconductores 0-dimensionales), los radios excitónicos vienen dados por [ 16 ] [ 17 ].

aincógnita=εrμ/metro0a0{\displaystyle a_{\text{X}}={\frac {\varepsilon _{r}}{\mu /m_{0}}}a_{0}}

dóndeεr{\displaystyle \varepsilon _{r}}es la permitividad relativa ,μ≡(metromi∗metroh∗)/(metromi∗+metroh∗){\displaystyle \mu \equiv (m_{e}^{*}m_{h}^{*})/(m_{e}^{*}+m_{h}^{*})}es la masa reducida del sistema electrón-hueco,metro0{\displaystyle m_{0}}es la masa del electrón, ya0{\displaystyle a_{0}}es el radio de Bohr .

excitón de Hubbard

Los excitones de Hubbard están unidos a los electrones no por una interacción de Coulomb , sino por una fuerza magnética . Su nombre proviene del físico inglés John Hubbard .

Los excitones de Hubbard se observaron por primera vez en 2023 mediante espectroscopia de dominio temporal de terahercios . Estas partículas se obtuvieron aplicando luz a un aislante antiferromagnético de Mott . [ 18 ]

Excitón de transferencia de carga

Un caso intermedio entre los excitones de Frenkel y Wannier es el excitón de transferencia de carga (CT) . En física molecular, los excitones CT se forman cuando el electrón y el hueco ocupan moléculas adyacentes. [ 19 ] Ocurren principalmente en cristales orgánicos y moleculares; [ 20 ] en este caso, a diferencia de los excitones de Frenkel y Wannier, los excitones CT muestran un momento dipolar eléctrico estático . Los excitones CT también pueden ocurrir en óxidos de metales de transición, donde involucran un electrón en los orbitales 3d del metal de transición y un hueco en los orbitales 2p del oxígeno . Ejemplos notables incluyen los excitones de menor energía en cupratos correlacionados [ 21 ] o el excitón bidimensional de TiO 2 . [ 22 ] Independientemente del origen, el concepto de excitón CT siempre está relacionado con una transferencia de carga de un sitio atómico a otro, extendiendo así la función de onda sobre algunos sitios de la red.

Excitón de superficie

En las superficies es posible que se produzcan los llamados estados imagen , donde el hueco se encuentra dentro del sólido y el electrón en el vacío. Estos pares electrón-hueco solo pueden moverse a lo largo de la superficie.

excitón oscuro

Los excitones oscuros son aquellos que no pueden ser excitados directamente por la luz. Existen varias razones para la "oscuridad" de los excitones. [ 23 ] Una de ellas es el caso en que los electrones tienen un momento diferente al de los huecos a los que están ligados, es decir, se encuentran en una transición ópticamente prohibida que les impide la absorción de fotones y, por lo tanto, para alcanzar su estado necesitan la dispersión de fonones . Incluso pueden superar en número a los excitones brillantes normales formados solo por absorción. [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] La primera medición directa de la dinámica de los excitones oscuros prohibidos por momento se ha realizado utilizando fotoemisión resuelta en el tiempo de monocapas de WS 2 . [ 27 ] Un esquema de un investigador de la Universidad de Innsbruck permite un control totalmente óptico de los excitones oscuros sin depender de ninguna desintegración previa. [ 28 ]

Excitones atómicos y moleculares

Alternativamente, un excitón puede describirse como un estado excitado de un átomo, ion o molécula, si la excitación se desplaza de una celda de la red a otra.

Cuando una molécula absorbe un cuanto de energía que corresponde a una transición de un orbital molecular a otro, el estado excitado electrónico resultante también se describe como un excitón. Se dice que un electrón se encuentra en el orbital desocupado más bajo y un hueco electrónico en el orbital molecular ocupado más alto , y dado que se encuentran dentro del mismo conjunto de orbitales moleculares, se dice que el estado electrón-hueco está ligado. Los excitones moleculares suelen tener tiempos de vida característicos del orden de nanosegundos , tras los cuales se restablece el estado electrónico fundamental y la molécula experimenta emisión de fotones o fonones . Los excitones moleculares poseen varias propiedades interesantes, una de las cuales es la transferencia de energía (véase transferencia de energía por resonancia de Förster ), mediante la cual, si un excitón molecular tiene una correspondencia energética adecuada con la absorbancia espectral de una segunda molécula, entonces un excitón puede transferirse ( saltar ) de una molécula a otra. El proceso depende en gran medida de la distancia intermolecular entre las especies en solución, por lo que ha encontrado aplicación en sensores y reglas moleculares .

La característica distintiva de los excitones moleculares en cristales moleculares orgánicos son los dobletes y/o tripletes de bandas de absorción de excitones fuertemente polarizadas a lo largo de los ejes cristalográficos. En estos cristales, una celda elemental incluye varias moléculas situadas en posiciones simétricamente idénticas, lo que da lugar a la degeneración de niveles que se elimina por la interacción intermolecular. Como resultado, las bandas de absorción se polarizan a lo largo de los ejes de simetría del cristal. Estos multipletes fueron descubiertos por Antonina Prikhot'ko [ 29 ] [ 30 ] y su génesis fue propuesta por Alexander Davydov. Se conoce como «desdoblamiento de Davydov». [ 31 ] [ 32 ]

Fuerza de oscilador gigante de los excitones ligados

Los excitones son los estados excitados más bajos del subsistema electrónico de los cristales puros. Las impurezas pueden unirse a los excitones, y cuando el estado ligado es poco profundo, la fuerza del oscilador para producir excitones ligados es tan alta que la absorción de impurezas puede competir con la absorción intrínseca de excitones incluso a concentraciones de impurezas bastante bajas. Este fenómeno es genérico y aplicable tanto a los excitones de radio grande (Wannier-Mott) como a los excitones moleculares (Frenkel). Por lo tanto, los excitones ligados a impurezas y defectos poseen una fuerza de oscilador gigante . [ 33 ]

Autoatrapamiento de excitones

En los cristales, los excitones interactúan con los fonones, las vibraciones de la red cristalina. Si este acoplamiento es débil, como en semiconductores típicos como GaAs o Si, los excitones son dispersados ​​por los fonones. Sin embargo, cuando el acoplamiento es fuerte, los excitones pueden autoatraparse. [ 34 ] [ 35 ] El autoatrapamiento da como resultado que los excitones se recubran con una densa nube de fonones virtuales que suprime fuertemente su capacidad de moverse a través del cristal. En términos más sencillos, esto significa una deformación local de la red cristalina alrededor del excitón. El autoatrapamiento solo puede lograrse si la energía de esta deformación puede competir con el ancho de la banda del excitón. Por lo tanto, debe ser de escala atómica, de aproximadamente un electrón-voltio.

El autoatrapamiento de excitones es similar a la formación de polarones de acoplamiento fuerte , pero con tres diferencias esenciales. Primero, los estados de excitones autoatrapados siempre tienen un radio pequeño, del orden de la constante de red, debido a su neutralidad eléctrica. Segundo, existe una barrera de autoatrapamiento que separa los estados libres de los autoatrapados; por lo tanto, los excitones libres son metaestables. Tercero, esta barrera permite la coexistencia de estados libres y autoatrapados de excitones. [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] Esto significa que las líneas espectrales de excitones libres y las bandas anchas de excitones autoatrapados pueden observarse simultáneamente en los espectros de absorción y luminiscencia. Mientras que los estados autoatrapados tienen una escala del espaciado de la red, la barrera suele tener una escala mucho mayor. De hecho, su escala espacial es de aproximadamenterb∼metroγ2/ω2{\displaystyle r_{b}\sim m\gamma ^{2}/\omega ^{2}}dóndemetro{\displaystyle m}es la masa efectiva del excitón,γ{\displaystyle \gamma }es la constante de acoplamiento excitón-fonón, yω{\displaystyle \omega }es la frecuencia característica de los fonones ópticos. Los excitones se autoatrapan cuandometro{\displaystyle m}yγ{\displaystyle \gamma }son grandes, y entonces el tamaño espacial de la barrera es grande en comparación con el espaciado de la red. La transformación de un estado de excitón libre en uno autoatrapado se produce como un efecto túnel colectivo de un sistema acoplado excitón-red (un instantón ). Porquerb{\displaystyle r_{b}}es grande, el efecto túnel puede describirse mediante una teoría continua. [ 39 ] La altura de la barreraW∼ω4/metro3γ4{\displaystyle W\sim \omega ^{4}/m^{3}\gamma ^{4}}Porque ambosmetro{\displaystyle m}yγ{\displaystyle \gamma }aparecen en el denominador deW{\displaystyle W}Las barreras son básicamente bajas. Por lo tanto, los excitones libres pueden observarse en cristales con un fuerte acoplamiento excitón-fonón solo en muestras puras y a bajas temperaturas. La coexistencia de excitones libres y autoatrapados se observó en sólidos de gases nobles, [ 40 ] [ 41 ] haluros alcalinos, [ 42 ] y en el cristal molecular del pireno. [ 43 ]

Interacción

Los excitones son el principal mecanismo de emisión de luz en semiconductores a baja temperatura (cuando la energía térmica característica k T es menor que la energía de enlace del excitón ), reemplazando la recombinación de electrones y huecos libres a temperaturas más altas.

La existencia de estados excitónicos puede inferirse a partir de la absorción de luz asociada a su excitación. Típicamente, los excitones se observan justo por debajo de la banda prohibida .

Cuando los excitones interactúan con los fotones, se forma un llamado polaritón (o más específicamente, un excitón-polaritón ). A estos excitones a veces se les denomina excitones vestidos .

Si la interacción es atractiva, un excitón puede unirse a otros excitones para formar un biexcitón , análogo a una molécula de dihidrógeno . Si se crea una alta densidad de excitones en un material, estos pueden interactuar entre sí para formar un líquido de electrones y huecos , un estado observado en semiconductores indirectos en el espacio k.

Además, los excitones son partículas de espín entero que obedecen la estadística de Bose en el límite de baja densidad. En algunos sistemas, donde las interacciones son repulsivas, se predice que un estado condensado de Bose-Einstein , llamado excitonio, es el estado fundamental. Existe cierta evidencia de excitonio desde la década de 1970, pero a menudo ha sido difícil distinguirlo de una fase de Peierls. [ 44 ] Supuestamente se han visto condensados ​​de excitones en sistemas de doble pozo cuántico. [ 45 ] En 2017, Kogar et al. encontraron "evidencia convincente" de excitones observados que se condensan en el semimetal tridimensional 1 T - TiSe 2 . [ 46 ]

Excitones espacialmente directos e indirectos

Normalmente, los excitones en un semiconductor tienen una vida útil muy corta debido a la proximidad del electrón y el hueco. Sin embargo, al colocar el electrón y el hueco en pozos cuánticos separados espacialmente con una capa de barrera aislante entre ellos, se pueden crear los llamados excitones "espacialmente indirectos". Esto se puede lograr utilizando heteroestructuras de dicalcogenuros de metales de transición . A diferencia de los excitones ordinarios (espacialmente directos), estos excitones espacialmente indirectos pueden tener una gran separación espacial entre el electrón y el hueco, y por lo tanto poseen una vida útil mucho más larga. [ 47 ] Esto se usa a menudo para enfriar excitones a temperaturas muy bajas con el fin de estudiar la condensación de Bose-Einstein (o más bien su análogo bidimensional). [ 48 ]

Excitones fraccionarios

Los excitones fraccionarios son una clase de partículas cuánticas descubiertas en sistemas de grafeno bicapa bajo el efecto Hall cuántico fraccionario . Estos excitones se forman cuando electrones y huecos se unen en un material bidimensional separado por una capa aislante de nitruro de boro hexagonal . Al exponerse a campos magnéticos intensos, estos sistemas exhiben un comportamiento excitónico fraccionario con propiedades cuánticas distintivas. [ 49 ]

Véase también

Referencias

  1. ↑ Knox, RS (1963). Seitz y Turnbul (eds.). Teoría de los excitones, Física del estado sólido . Vol.  5. Academic.
  2. ↑ Liang, WY (1970). "Excitones". Educación en Física . 5 (125301): 226– 228. Bibcode : 1970PhyEd...5..226L . doi : 10.1088/0031-9120/5/4/003 .
  3. 1 2 3 Mueller, Thomas; Malic, Ermin (2018-09-10). "Física de excitones y aplicación de dispositivos de semiconductores de dicalcogenuros de metales de transición bidimensionales" . npj 2D Materials and Applications . 2 (1): 1– 12. arXiv : 1903.02962 . doi : 10.1038/s41699-018-0074-2 . ISSN 2397-7132 . S2CID 119537445 .  
  4. ↑ Monique Combescot y Shiue-Yuan Shiau, «Excitones y pares de Cooper: dos bosones compuestos en la física de muchos cuerpos», Oxford University Press. ISBN 9780198753735.
  5. ↑ Fox, Mark (25 de marzo de 2010). Propiedades ópticas de los sólidos (2.ª ed.). Oxford Master Series in Physics. 
  6. ↑ Arora, Ashish (30 de marzo de 2021). "Magnetoóptica de semiconductores bidimensionales en capas y heteroestructuras: progreso y perspectivas" . Journal of Applied Physics . 129 (12). arXiv : 2103.17110 . Bibcode : 2021JAP...129l0902A . doi : 10.1063/5.0042683 .
  7. ↑ Frenkel, J. (1931). "Sobre la transformación de la luz en calor en los sólidos. I". Physical Review . 37 (1): 17. Bibcode : 1931PhRv...37...17F . doi : 10.1103/PhysRev.37.17 .
  8. ↑ Wannier, Gregory (1937). "La estructura de los niveles de excitación electrónica en cristales aislantes". Physical Review . 52 (3): 191. Bibcode : 1937PhRv...52..191W . doi : 10.1103/PhysRev.52.191 .
  9. ↑ Kazimierczuk, T.; Fröhlich, D.; Scheel, S. ; Stolz, H.; Bayer, M. (2014). "Excitones de Rydberg gigantes en el óxido de cobre Cu2O". Nature . 514 (7522): 343– 347. arXiv : 1407.0691 . Bibcode : 2014Natur.514..343K . doi : 10.1038/nature13832 . PMID 25318523 . S2CID 4470179 .  
  10. ↑ Fox, Mark (25 de marzo de 2010). Propiedades ópticas de los sólidos . Oxford Master Series in Physics (2.ª ed.). Oxford University Press . pág. 97. ISBN   978-0-19-957336-3.
  11. 1 2 Chernikov, Alexey; Berkelbach, Timothy C.; Hill, Heather M.; Rigosi, Albert; Li, Yilei; Aslan, Ozgur Burak; Reichman, David R.; Hybertsen, Mark S.; Heinz, Tony F. (2014). "Energía de enlace de excitones y serie de Rydberg no hidrogenética en monocapa WS2" . Physical Review Letters . 113 (7) 076802. arXiv : 1403.4270 . Bibcode : 2014PhRvL.113g6802C . doi : 10.1103/PhysRevLett.113.076802 . ISSN 0031-9007 . PMID 25170725 .  
  12. ↑ Yang, XL (1 de febrero de 1991). "Solución analítica de un átomo de hidrógeno bidimensional. I. Teoría no relativista" . Physical Review A. 43 ( 3): 1186–1196 . Bibcode : 1991PhRvA..43.1186Y . doi : 10.1103/PhysRevA.43.1186 . PMID 9905143 . 
  13. ↑ Rytova, N S. (1967). "El potencial apantallado de una carga puntual en una película delgada". Proc. MSU Phys. Astron . 3 : 30.
  14. ↑ Keldysh, LV (1979). "Interacción de Coulomb en películas delgadas de semiconductores y semimetales". JETP Lett . 29 : 658. Bibcode : 1979JETPL..29..658K .
  15. ↑ Trolle, Mads L.; Pedersen, Thomas G.; Véniard, Valerie (2017). "Modelo de función dieléctrica para semiconductores 2D que incluye el apantallamiento del sustrato" . Sci . Rep . 7 39844. Bibcode : 2017NatSR...739844T . doi : 10.1038/srep39844 . PMC 5259763. PMID 28117326 .  
  16. ↑ Brus, Louis (1986). "Funciones de onda electrónicas en cúmulos semiconductores: experimento y teoría". The Journal of Physical Chemistry . 90 (12). ACS Publications: 2555– 2560. doi : 10.1021/j100403a003 .
  17. ↑ Edvinsson, T. (2018). "Confinamiento cuántico óptico y propiedades fotocatalíticas en nanoestructuras bidimensionales, unidimensionales y cero-dimensionales" . Royal Society Open Science . 5 (9) 180387. Bibcode : 2018RSOS....580387E . doi : 10.1098/rsos.180387 . ISSN 2054-5703 . PMC 6170533. PMID 30839677 .   
  18. ↑ "Científicos observan excitones de Hubbard en aislantes fuertemente correlacionados" . Phys.org . 25 de septiembre de 2023. doi : 10.1038/s41567-023-02204-2 . Consultado el 11 de octubre de 2023 .{{cite web}}: CS1 maint: servicio de archivado obsoleto ( enlace )
  19. ↑ Wright, JD (1995) [Publicado por primera vez en 1987]. Cristales moleculares (2.ª ed.). Cambridge University Press. pág. 108. ISBN   978-0-521-47730-7.
  20. ↑ Lanzani, Guglielmo (2012). La fotofísica detrás de la energía fotovoltaica y la fotónica . Wiley-VCH Verlag. pág. 82. 
  21. ↑ Ellis, DS; Hill, JP; Wakimoto, S.; Birgeneau, RJ; Casa, D.; Gog, T.; Kim, Young-June (2008). "Excitón de transferencia de carga en La 2 CuO 4 sondeado con dispersión inelástica resonante de rayos X". Physical Review B . 77 (6): 060501(R). arXiv : 0709.1705 . Bibcode : 2008PhRvB..77f0501E . doi : 10.1103/PhysRevB.77.060501 . S2CID 119238654 . 
  22. ↑ Baldini, Eduardo; Chiodo, Letizia; Domínguez, Adriel; Palummo, Maurizia; Moser, Simón; Yazdi-Rizi, Megdad; Aubock, Gerald; Mallett, Benjamín PP; Berger, Helmuth; Magrez, Arnaud; Bernhard, cristiano; Grioni, Marco; Rubio, Ángel; Chergui, Majed (2017). "Excitones fuertemente unidos en nanopartículas y monocristales de anatasa TiO 2 " . Comunicaciones de la naturaleza . 8 (13): 13. arXiv : 1601.01244 . Código Bib : 2017NatCo...8...13B . doi : 10.1038/s41467-017-00016-6 . PMC 5432032 . PMID 28408739 .  
  23. ↑ Kolesnichenko, Pavel; Hertzog, Manuel; Hainer, Felix; Kefer, Oskar; Zaumseil, Jana; Buckup, Tiago (11 de junio de 2025). "Los excitones oscuros y los electrones calientes modulan el acoplamiento fuerte exciton-fotón en microcavidades ópticas metalorgánicas". ACS Photonics . XX (XX): XXXXX– XXXXX. arXiv : 2401.14835 . doi : 10.1021/acsphotonics.4c01972 .
  24. ↑ Madeo, Julien; Hombre, Michael KL; Sahoo, Chakradhar; Campbell, Marshall; Pareek, Vivek; Wong, E. Laine; Al-Mahboob, Abdullah; Chan, Nicolás S.; Karmakar, Arka; Mariserla, Bala Murali Krishna; Li, Xiaoqin ; Heinz, Tony F.; Cao, Ting; Dani, Keshav M. (4 de diciembre de 2020). "Visualización directa de los excitones oscuros de impulso prohibido y su dinámica en semiconductores atómicamente delgados" . Ciencia . 370 (6521): 1199–1204 . arXiv : 2005.00241 . Código Bib : 2020Ciencia...370.1199M . doi : 10.1126/ciencia.aba1029 . ISSN 0036-8075 . PMID 33273099 .  
  25. ↑ "Los excitones oscuros acaparan la atención" . Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) . 4 de diciembre de 2020. Consultado el 2 de diciembre de 2023 .
  26. ↑ Middleton, Christine (2021-01-07). "Los excitones oscuros superan en número a los brillantes" . Physics Today . 2021 (1) 0107a. Bibcode : 2021PhT..2021a.107. . doi : 10.1063/PT.6.1.20210107a .
  27. ↑ Kolesnichenko, Pavel; Wittenbecher, Lukas; Zhang, Qianhui; Yan Teh, Run; Babu, Chandni; S Fuhrer, Michael; Mikkelsen, Anders; Zigmantas, Donatas (2024-11-08). "Formación de excitones oscuros en monocapas de WS 2 en menos de 100 fs " . Nano Letters . 24 (46): 14663– 14670. arXiv : 2403.08390 . Bibcode : 2024NanoL..2414663K . doi : 10.1021/ acs.nanolett.4c03807 . PMC 11583335. PMID 39516189 .  
  28. ↑ Kappe, Florian; Schwarz, René; Karli, Yusuf; Bracht, Thomas; Axt, Vollrath M.; Covre da Silva, Saimon F.; Rastelli, Armando; Remesh, Vikas; Reiter, Doris E.; Weihs, Gregor (2025-07-11). "Manteniendo el fotón en la oscuridad: Habilitando el control del estado oscuro de puntos cuánticos mediante pulsos modulados en frecuencia y campos magnéticos" . Science Advances . 11 (28). doi : 10.1126/sciadv.adu4261 . ISSN 2375-2548 . 
  29. ↑ A. Prikhotjko, Espectros de absorción de cristales a bajas temperaturas, J. Physics USSR 8 , p. 257 (1944).
  30. ↑ AF Prikhot'ko, Izv, AN SSSR Ser. Fiz. 7 , pág. 499 (1948) http://ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/53/si/53SI18p.pdf Archivado el 5 de marzo de 2016 en Wayback Machine .
  31. ↑ AS Davydov, Teoría de los excitones moleculares (Plenum, Nueva York, Nueva York) 1971.
  32. ↑ VL Broude, EI Rashba y EF Sheka, Espectroscopia de excitones moleculares (Springer, Nueva York, Nueva York) 1985.
  33. ↑ EI Rashba, Fuerzas de oscilador gigantes asociadas con complejos de excitones , Soviet Physics Semiconductors 8 , 807–816 (1975).
  34. ↑ N. Schwentner, E.-E. Koch y J. Jortner, Excitaciones electrónicas en gases nobles condensados, Springer tracts in modern physics, 107 , pág. 1 (1985).
  35. ↑ M. Ueta, H. Kanzaki, K. Kobayashi, Y. Toyozawa y E. Hanamura. Procesos excitónicos en sólidos, Springer Series in Solid State Sciences, Vol. 60 (1986).
  36. ↑ EI Rashba, "Teoría de la interacción fuerte de las excitaciones electrónicas con las vibraciones de la red en cristales moleculares", Optika i Spektroskopiya 2 , pp. 75, 88 (1957).
  37. ↑ EI Rashba, Autoatrapamiento de excitones, en: Excitones (North-Holland, Ámsterdam, 1982), pág. 547.
  38. ↑ SI Pekar, EI Rashba, VI Sheka, Soviet Physics JETP 49 , p. 251 (1979), http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/e_049_01_0129.pdf Archivado el 23-02-2019 en Wayback Machine .
  39. ↑ Kagan, Yu; Leggett, AJ (2 de diciembre de 2012). Tunelización cuántica en medios condensados . Elsevier. ISBN 978-0-444-60047-9.
  40. ↑ Grassano, UM; Terzi, N.; Sociedad italiana de física, eds. (1987). Espectroscopía de estado excitado en sólidos: Varenna en el lago Como, Villa Monastero, 9-19 de julio de 1985 . Actas de la Escuela Internacional de Física "Enrico Fermi". Ámsterdam ; Nueva York: Holanda Septentrional. Curso 96. ISBN  978-0-444-87070-4.
  41. ↑ I. Ya. Fugol', "Excitones libres y autoatrapados en criocristales: cinética y procesos de relajación." Advances in Physics 37 , pp. 1–35 (1988).
  42. ↑ Ch. B. Lushchik, en "Excitones", editado por EI Rashba y MD Sturge, (North Holland, Ámsterdam, 1982), pág. 505.
  43. ↑ M. Furukawa, Ken-ichi Mizuno, A. Matsui, N. Tamai e I. Yamazaiu, Ramificación de la relajación de excitones a los estados de excitones libres y autoatrapados, Chemical Physics 138 , pág. 423 (1989).
  44. ↑ "Descubren una nueva forma de materia, el 'excitonio'" . The Times of India . Consultado el 10 de diciembre de 2017 .
  45. ↑ Eisenstein, JP (10 de enero de 2014). "Condensación de excitones en sistemas cuánticos de Hall de doble capa". Annual Review of Condensed Matter Physics . 5 : 159–181 . arXiv : 1306.0584 . Bibcode : 2014ARCMP...5..159E . doi : 10.1146/annurev-conmatphys-031113-133832 . S2CID 15776603 . 
  46. ↑ . Kogar, Anshul; Rak, Melinda S; Vig, Sean; Husain, Ali A; Flicker, Felix; Joe, Young Il; Venema, Luc; MacDougall, Greg J.; Chiang, Tai C.; Fradkin, Eduardo; Van Wezel, Jasper; Abbamonte, Peter (2017). "Firmas de condensación de excitones en un dicalcogenuro de metal de transición". Science . 358 (6368): 1314– 1317. arXiv : 1611.04217 . Bibcode : 2017Sci...358.1314K . doi : 10.1126/science.aam6432 . PMID 29217574 . S2CID 206656719 .  
  47. ↑ Merkl, P.; Mooshammer, F.; Steinleitner, P.; Girnghuber, A.; Lin, K.-Q.; Nagler, P.; Grite, J.; Schüller, C.; Lupton, JM; Korn, T.; Ovesen, S.; Brem, S.; Malic, E.; Huber, R. (2019). "Transición ultrarrápida entre fases de excitones en heteroestructuras de van der Waals". Materiales de la naturaleza . 18 (7): 691– 696. arXiv : 1910.03890 . Código Bib : 2019NatMa..18..691M . doi : 10.1038/s41563-019-0337-0 . PMID 30962556 . S2CID 104295452 .  
  48. ↑ High, AA; Leonard, JR; Hammack, AT; Fogler, MM; Butov, LV; Kavokin, AV; Campman, KL; Gossard, AC (2012). "Coherencia espontánea en un gas de excitones fríos". Nature . 483 (7391): 584– 588. arXiv : 1109.0253 . Bibcode : 2012Natur.483..584H . doi : 10.1038/nature10903 . PMID 22437498 . S2CID 3049881 .  
  49. ↑ Zhang, Naiyuan J.; et al. (2025). "Excitones en el efecto Hall cuántico fraccionario". Nature . 637 (8045): 327– 332. arXiv : 2407.18224 . Bibcode : 2025Natur.637..327Z . doi : 10.1038/s41586-024-08274-3 . PMID 39780005 .  
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Exciton&oldid=1354413609 "
Lecturas relacionadas
6 articulos
Estado ligadoUn estado ligado es un compuesto de dos o más bloques de construcción fundamentales, como partículas, átomos o cuerpos, que se comporta como un sol...Un tubo de vacío de vidrio redondo con un haz circular brillante en su interior.ElectrónEl electrón ( mi − , o β − en reacciones nucleares) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa . [13] Los electrones pe...Agujero de electrónAgujero de electrónCuando un electrón abandona un átomo de helio , deja un hueco electrónico en su lugar, lo que hace que el átomo de helio se cargue positivamente. E...Ley de CoulombLey de CoulombLa ley del cuadrado inverso de Coulomb , o simplemente ley de Coulomb , es una ley experimental [1] de la física que calcula la cantidad de fuerza ...CuasipartículaCuasipartículaEn física de la materia condensada , una cuasipartícula es un concepto utilizado para describir el comportamiento colectivo de un grupo de partícul...Física de la materia condensadaFísica de la materia condensadaLa física de la materia condensada es el campo de la física que estudia las propiedades físicas macroscópicas y microscópicas de la materia , espec...