Excitonen zijn quasideeltjes die de aangeslagen toestand van een halfgeleidermateriaal beschrijven. Ze bestaan ​​uit een elektron en een gat die met elkaar verbonden zijn door Coulombische krachten. In de context van ultrasnelle spectroscopie kan het karakter van excitonen atomair of vast lijken.

- Atoomachtige excitonen worden gekenmerkt door een goed gedefinieerd energiespectrum en een lange levensduur. Ze gedragen zich op dezelfde manier als atomen, met discrete energieniveaus en goed gedefinieerde selectieregels voor optische overgangen. Atoomachtige excitonen worden doorgaans aangetroffen in laagdimensionale halfgeleiders, zoals kwantumputten en kwantumdots.

- Vastachtige excitonen worden gekenmerkt door een continu energiespectrum en een korte levensduur. Ze gedragen zich meer als deeltjes in een vaste stof, met een continue band van energietoestanden en een verscheidenheid aan optische overgangen. Vaste excitonen worden doorgaans aangetroffen in bulkhalfgeleiders.

Het karakter van excitonen in het ultrasnelle regime kan worden gecontroleerd door een aantal factoren, waaronder het materiaalsysteem, de excitatie-energie en de temperatuur. Door het dubbele karakter van excitonen te begrijpen, kunnen onderzoekers de optische eigenschappen van halfgeleidermaterialen afstemmen op een verscheidenheid aan toepassingen, zoals lichtgevende diodes, zonnecellen en lasers.

Toepassingen van excitonen in het ultrasnelle regime

Het dubbele karakter van excitonen in het ultrasnelle regime kent een aantal toepassingen, waaronder:

- Lichtgevende diodes (LED's) :Excitons kunnen worden gebruikt om efficiënte LED's te creëren door de energie die vrijkomt bij hun recombinatie te gebruiken om licht uit te zenden. LED's worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder displays, verlichting en verkeerslichten.

- Zonnecellen :Excitonen kunnen worden gebruikt om elektriciteit op te wekken in zonnecellen door de energie die vrijkomt bij hun recombinatie te gebruiken om elektronen en gaten te scheiden. Zonnecellen worden gebruikt om zonlicht om te zetten in elektriciteit en vormen een belangrijk onderdeel van duurzame energiesystemen.

- Lasers :Excitonen kunnen worden gebruikt om lasers te maken door de energie die vrijkomt bij hun recombinatie te gebruiken om licht te versterken. Lasers worden gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder snijden, lassen en medische beeldvorming.

- Kwantumcomputers :Excitonen kunnen worden gebruikt om kwantumbits te creëren, de basiseenheden van kwantuminformatie. Quantum computing is een veelbelovende nieuwe technologie die een revolutie teweeg kan brengen in de computerwereld.