Exciton hai chiều là gì? Các công bố khoa học về Exciton hai chiều

Exciton là một tinh thể hạt nhân lượng tử trong vật lý chất rắn. Nó được hình thành từ sự tương tác giữa điện tử và lỗ trống trong một vật chất rắn. Exciton có thể được hình thành từ tác động của ánh sáng, nhiệt độ hoặc sự tương tác giữa electron và hole trong một vùng cấu tạo.

Exciton có thể có hai chiều, gồm có exciton hai chiều và exciton không cấu trúc. Exciton hai chiều là dạng exciton mà các điện tử chuyển động sẽ bị hạn chế trong hai chiều dọc theo mặt phẳng của vật chất rắn, trong khi exciton không cấu trúc cho phép chuyển động tự do trong ba chiều.

Exciton hai chiều rất quan trọng trong nghiên cứu vật lý các vật chất bán dẫn, đặc biệt là trong các vật liệu hai chiều như graphene và các sản phẩm công nghệ như đèn LED và laser.
Exciton hai chiều là một loại exciton mà các electron và hole chỉ có thể chuyển động trong mặt phẳng của vật chất bán dẫn, nhưng bị hạn chế trong chiều thứ ba. Điều này được gọi là "điều kiện chuyển động hai chiều" (2D motion condition) và thường xuyên xảy ra trong các vật liệu hai chiều như graphene, các chất nền điện tử hai chiều (2DEG) hoặc các cấu trúc tương tự khác.

Exciton hai chiều đã được quan sát trong nhiều vật liệu bán dẫn, đặc biệt là các vật liệu nền tương tác mạnh như disulfide molypdenum (MoS2), diselenide molypdenum (MoSe2) và dichalcogenides khác. Trong các vật liệu này, khi một photon tác động vào vật chất, nó có thể tạo ra một cặp điện tử-hole, tạo thành một exciton.

Exciton hai chiều có các tính chất đặc biệt do sự hạn chế trong mặt phẳng. Chúng có ảnh hưởng lớn trong nghiên cứu về tinh thể, quang học và về điện tử hai chiều. Chẳng hạn, exciton hai chiều có thể có vị trí không gian xác định và tồn tại trong thời gian dài trong các môi trường nguyên khối. Điều này làm cho chúng trở thành một nguồn tiềm năng trong các ứng dụng quang học, như trong việc tạo ra laser hai chiều hoặc tạo ra điểm cộng hưởng Exciton - Exciton.
Exciton hai chiều được hình thành khi một tia sáng ánh xạ vào một vật liệu bán dẫn, gây kích thích electron từ trạng thái năng lượng thấp lên trạng thái năng lượng cao. Khi electron chuyển động từ vị trí ban đầu của nó, nó để lại một lỗ trống trong vị trí cũ, được gọi là "lỗ trống hole". Electron và hole này có sự chuyển động tương tác và tạo thành một cặp "exciton".

Exciton hai chiều có một số đặc điểm quan trọng:

1. Chuyển động trong mặt phẳng: Exciton hai chiều chỉ có thể chuyển động trong mặt phẳng của vật chất, do đó chúng bị hạn chế trong chiều thứ ba. Điều này làm cho chúng trở thành các hạt lượng tử hai chiều.

2. Mật độ năng lượng liên tục: Exciton hai chiều có phổ năng lượng liên tục, không giống như exciton một chiều có các cấp năng lượng rời rạc. Điều này có nghĩa là excition hai chiều có khả năng chuyển động theo năng lượng khác nhau và tạo thành một dải năng lượng.

3. Thời gian tồn tại dài: Exciton hai chiều có thể tồn tại trong thời gian dài so với exciton một chiều trong một số vật liệu. Điều này là do sự hạn chế trong chuyển động của chúng, làm giảm khả năng tương tác với các yếu tố môi trường và giảm tỷ lệ khủng hoảng.

4. Ứng dụng trong công nghệ: Exciton hai chiều đang được nghiên cứu và áp dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ, bao gồm điện tử hai chiều, quang học, thiết bị Optoelectronic, đèn LED và laser. Exciton hai chiều cũng có thể được sử dụng để tạo ra dải năng lượng liên tục trong các cảm biến quang học và các ứng dụng truyền thông quang.