excitón
El excitón es una cuasipartícula (excitación colectiva) que representa un estado ligado de un electrón y un hueco en un semiconductor o aislante. La atracción de Coulomb entre ellos conduce a la formación de niveles de energía similares a los del hidrógeno. La energía de enlace del excitón varía desde unos pocos meV hasta decenas de meV, comparable a la energía térmica a temperatura ambiente, pero en materiales de banda ancha puede alcanzar ~0.1 eV. Existen dos tipos de excitones: Wannier-Mott (débilmente ligados, con un radio de decenas de nanómetros) y Frenkel (fuertemente ligados, del tamaño de la celda unitaria).
History
La idea del excitón fue propuesta por el científico soviético Yakov Frenkel en 1931, mientras estudiaba cómo la luz se convierte en calor en los cristales. Más tarde, en la década de 1930, Gregory Wannier y Nevill Mott describieron otro tipo de excitones que existen en muchos semiconductores.
How it works
El excitón nace cuando la luz es absorbida por el semiconductor. El electrón salta a un nivel de energía más alto, dejando un hueco. Su atracción eléctrica mantiene el par unido. El excitón viaja por el cristal, transportando energía pero no carga (porque la carga total del par es cero). Después de un tiempo, el electrón y el hueco se reencuentran y se aniquilan, emitiendo luz.
💡 Los excitones pueden existir en helio líquido e incluso formar un condensado de Bose-Einstein a temperaturas ultrabajas, mostrando propiedades cuánticas a nivel macroscópico.