科学家发现具明亮基态激子的半导体纳米晶体

来自美国海军研究实验室（NRL）和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）的科学家表示，他们发现了一类具有明亮基态激子的新型半导体纳米晶体。这一发现标志着光电子领域的一项重大进步，可能会彻底改变高效发光器件等技术的发展。相关论文发表于新一期《美国化学学会·纳米》杂志。

研究示意图。图片来源：《美国化学学会·纳米》杂志

通常情况下，纳米晶体内能量最低的激子被称为“暗”激子。暗激子的存在减缓了光的发射速率，限制了基于纳米晶体的器件，如激光器或发光二极管（LED）的性能。长期以来，科学家一直致力于寻找克服这一难题的办法。

NRL研究人员表示，他们采取了一种创新思路，即寻找激子能级顺序颠倒的新材料，这样原本处于最低能量的暗激子就“变身”为明亮的激子。在最新研究中，他们根据自己开发的理论建模结果，在开源材料数据库中进行了广泛搜索，初步筛选出150多个潜在目标。随后，他们通过进一步计算分析，得到了28种具有明亮激子的纳米材料。

ETH研究人员介绍称，他们对这28种材料进行了更详细的建模。结果显示，其中至少有4种纳米晶体拥有明亮的基态激子。

此次发现的这些新材料可以发出从红外到紫外的广谱光。这种独特的多功能性使其在光电应用领域展现出巨大的应用潜力，为创造性能更优异的LED、太阳能电池和光电探测器开辟了新途径。