具明亮基態(tài)激子的半導(dǎo)體納米晶體發(fā)現(xiàn)，有助開發(fā)超亮高效發(fā)光器件

研究示意圖。圖片來源：《美國化學(xué)學(xué)會·納米》雜志

科技日報記者 劉霞

來自美國海軍研究實驗室（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)域的一項重大進(jìn)步，可能會徹底改變高效發(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·納米》雜志。

通常情況下，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（LED）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多個潛在目標(biāo)。隨后，他們通過進(jìn)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(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LED、太陽能電池和光電探測器開辟了新途徑。