“激子辐射衰变比ZnO薄膜中的热失相更快”

大阪大学、大阪府立大学、大阪市立大学和滋贺县大学的研究小组发现，激光辐射衰变比氧化锌( zno )薄膜在室温下的热损失相快。 这些结果最近发表在physical review letters上，大大降低光学操作中的热能损失。

激子是相互吸引的电子和电子空孔的束缚状态。 具有宽带隙和高激子稳定性的zno被研究为有望用于蓝/紫外发光二极管、紫外激光、紫外吸收太阳能电池等各种光子器件的材料。

原子和分子可以吸收光能跳跃到更高的能级(激发态)，但在相反的过程中称为光发射，通过释放它们吸收的额外能量而返回基态。 这叫做光学过程。 为了提高发光二极管等固体器件发光效率，需要加强物质的相互作用，加速光的吸收和发射； 但是，由双重激子带组成的zno的极限性能尚不清楚。

为了实现节能，加速光学工艺的高效光学器件是重要的。 这是因为光学工艺比热脱相位快，可以降低热能损失； 但是，没有确定的指导，在开发大致高速光子器件的同时，固体中激发态的辐射衰减至少需要几十皮秒( ps )。

固体中的组成原子和分子作为偶极天线，其激发能量以光的形式释放。 这些天线在空之间的扩展大小决定了光辐射的速度和效率，或者发光器件的性能。

在该研究中，该小组提出了一种新的理论，即宏观数量的原子在zno晶体中协同形成广泛扩展的巨大天线，同时由于zno价带的恶化，双天线的同步振荡相互增强。

实验表明，利用优质的zno薄膜测量辐射衰减时间，发生了小于20飞秒( fs )的极快衰减。 该速度比典型半导体所关注的速度快三个数量级，比室温下激子的热去相速度快，为实现超高速和无热光子学铺平了道路。

第一人松田说，基本上，光学过程中产生的热不会比激子的热去相快。 这是因为，我们的研究成果可以说是开发具有非热生成的下一代光子器件的指导。 新一代超低功耗。 从前流传下来的光学仪器产生热量，有源光学仪器吸收光，特别是增加耗电量。 我们的新理论有助于实现超越能源效率限制的可持续快速发展社会。

本文：《“激子辐射衰变比ZnO薄膜中的热失相更快”》