光学、热学与输运性质

激子

/ EK-sy-ton /

当一道闪光把晶体里某个电子从它的位置上踢出去时,会在原处留下一个空位。这个空位表现得像一份正电荷,而被释放出来的负电子仍被它牵引着。就像两块各自漂移、却松松成对的磁铁,电子与那个空位可以互相绕转。这一对被束缚着、相互起舞的搭档,就是激子。

更确切地说,激子就是一个电子和它身后留下的空穴,靠彼此间的电吸引被绑在一起,并作为一个不带净电荷的整体在材料里游走。它有点像一个氢原子,只不过那颗质子不过是一个缺失的电子,而整件事都发生在固体内部——周围的原子削弱了这份吸引,让这对搭档绕得更开。激子携带能量,却不带净电荷,因此它能在材料里搬运能量,却不挪动任何电流。

激子之所以重要,是因为它主宰着光如何变成有用的能量、以及材料如何发光。在许多太阳能电池里,它是光被吸收后最先形成的东西;在 LED 或发光屏幕里,它又是最后发出光的东西,因此收获它或拆开它,是这些器件的核心。一个诚实的提醒是:在普通的硅里,这对搭档绑得太松,室温下的热量几乎瞬间就把它撕开;只有在束缚很强的材料里,激子才真正举足轻重,比如有机染料、某些二维薄片,以及量子点。

在 OLED 手机屏幕发光的像素里,被注入的一个电子和一个空穴相遇,短暂地结成一个激子,随后一起湮灭——把储存的能量以一颗红、绿或蓝的光子释放出来。屏幕上每一点光,都是一个激子的消亡。

OLED 屏幕的每个像素,都是在一个激子形成、随后把能量释放成光时点亮的。

激子携带能量却不带净电荷,所以它对电流没有贡献。要把被吸收的光变成电,太阳能电池必须在电子和空穴复合消失之前,把它俩拉开。

又称
激子