WikiDer > Exziton

EIN Aufregung ist ein gebundener Zustand von a Elektron und ein Elektronenloch, die sich gegenseitig anziehen elektromagnetische Kraft. Es ist neutral geladen Quasi-Teilchen das passiert in Halbleiter, Isolatoren und einige Flüssigkeiten. Das Elektron und das Elektronloch haben entgegengesetzte elektrische Ladungen.

Wenn Moleküle und Atome ihren angeregten Zustand auf eine Weise, die als Bewegung eines Exzitons beschrieben werden kann, aufeinander übertragen, werden sie als atomare oder molekulare Exzitonen bezeichnet. Dieser Vorgang findet statt bei Photosynthese und Förster Resonanz Platz.

Durch eine (ausreichend hohe) endliche Temperatur oder unter Einwirkung von Strahlung ausreichender Energie können Elektronen der vollen kunnen Valenzband vom Halbleiter zum leeren Leitungsband sind aufgeregt. Das zum Leitungsband angeregte Elektron kann sich nun frei bewegen. Das im Valenzband gebildete Elektronenloch kann nun als positiv geladenes, frei bewegliches Teilchen betrachtet werden.

Unter normalen Umständen entfernen sich dieses Elektron und dieses Loch schnell voneinander, aber es ist auch möglich, dass sie sich aufgrund der elektromagnetischen Kraft anziehen und sich wie ein Elektron und ein a . bewegen Proton in einem Wasserstoffatom zusammenbinden. Das resultierende „Atom“ eines Elektrons und eines Lochs wird Exziton genannt. Das Wellenfunktionen die für beide Systeme berechnet werden können, sind sehr ähnlich. Der große Unterschied liegt in der Masse des Protons, die um ein Vielfaches größer ist als die eines Elektrons. In einem Exziton sind die beiden Teilchen, aus denen es besteht, fast gleich schwer, sodass sie in dieser Hinsicht besser mit . verglichen werden können Positronium. Das Exziton hat daher einen größeren Radius als das Wasserstoffatom. Außerdem können sich Loch und Elektron wie Elektron und Positron im Positronium gegenseitig vernichten. Exzitonen haben daher eine begrenzte Lebensdauer. In einem Wasserstoffatom vernichten sich Proton und Elektron nicht gegenseitig und die Bindungsenergie höher.

Da ein Exziton ein neutrales Teilchen ist, das Elektron und das Loch die gleiche, aber entgegengesetzte Ladung haben, kann es sich durch die Kristallstruktur bewegen und so Energie transportieren, ohne dass ein Ladungstransport stattfindet.

Es gibt verschiedene Arten von Exzitonen. In den beiden Grenzsituationen für Exzitonen spricht man von:

• Frenkel-Exzitonen: In dieser Situation ist das Exziton klein und stark gebunden, sodass sich Elektron und Loch auf demselben Atom befinden. Ein Frenkel-Exziton ist eigentlich nichts anderes als eine Art angeregter Zustand eines Atoms, der auf ein benachbartes Atom springen kann, sodass sich eine Anregungswelle durch den Kristall bewegt.
• Mott-Wannier-Exzitonen: In dieser Situation ist das Exziton schwach gebunden, so dass der Abstand zwischen Elektron und Loch groß ist im Vergleich zum Gitterkonstanten. Loch und Elektron befinden sich also nicht mehr auf demselben Atom.