Erster Nachweis dunkler Excitonen


Licht ins Dunkel: Forscher haben erstmals eine bisher nur theoretisch vorhergesagte Teilchensorte in Halbleitern nachgewiesen – „dunkle Excitonen“. Sie bestehen aus einem durch Licht angeregten Elektron gekoppelt mit einem „Elektronenloch“ mit abweichendem Impuls. Der experimentelle Nachweis dieser Quasiteilchen enthüllt nun ihre Eigenschaften und auch, dass sie sogar zahlreicher sind als ihre „hellen“ Gegenparts, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten.

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In angeregten Halbleitermaterialien können exotische Quasiteilchen entstehen, sogenannte Excitonen. Doch die „dunklen“ Excitonen haben sich bislang jedem direkten Nachweis entzogen – bis jetzt. ©Jiyong Kong

Schon in den 1960er-Jahren haben Physiker die Existenz von Excitonen vorhergesagt – Quasiteilchen, die in einem Halbleiter entstehen, wenn dieser durch Licht angeregt wird. Dabei wechseln Elektronen in einen höheren Energiezustand und springen ins Leiterband des Materials. An ihrer ursprünglichen Position bleibt ein positiv geladenes Elektronenloch zurück. Dieses koppelt an das „entsprungene“ Elektron und beide zusammen bilden ein Quasiteilchen, das sich durch den Kristall bewegen kann.

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