
【化】 exciton
激子(Exciton)是凝聚态物理學術語,指半導體或絕緣體材料中由帶負電的電子與帶正電的空穴通過庫侖相互作用結合形成的電中性準粒子。該概念由Yakov Frenkel于1931年首次提出,其英文名稱“exciton”源于“excited electron-hole pair”的縮寫,詞性為名詞(/ɪkˈsaɪ.tɑːn/)。
在物理機制上,激子産生于電子受外界能量激發後躍遷至導帶,同時在價帶留下空穴。兩者通過靜電吸引力形成束縛态,其結合能通常在幾毫電子伏特(meV)到數百meV之間,可用公式表示為: $$ E_b = frac{mu e}{2hbar epsilon} $$ 其中$mu$為折合質量,$epsilon$為介質常數。
激子主要分為兩類:Frenkel激子(局域于單個分子)和Wannier-Mott激子(在半導體中延展數晶格間距)。典型壽命約為納秒量級,最終通過輻射複合或非輻射複合釋放能量,這一特性被廣泛應用于發光二極管(LED)和太陽能電池領域。
權威定義參考自劍橋大學出版社《凝聚态物理學術語表》和美國物理學會《物理評論》期刊,具體論述可參見德國施普林格出版社《半導體光學》專著。
“激子”一詞在不同語境中有不同的解釋,需結合具體領域理解:
在半導體或固體物理中,激子(Exciton)指由吸收光子後産生的電子-空穴對形成的束縛态。其特點包括:
激子的壽命、擴散距離等參數是材料性能的關鍵指标,研究多聚焦于如何通過結構設計優化其行為。若需更專業的術語解析,建議查閱物理學文獻或權威教材。
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