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通過他們對(duì)光電子納米材料上的研究，海德堡大學(xué)和圣·安德魯斯大學(xué)（蘇格蘭）的科學(xué)家首次成功地在半導(dǎo)體碳納米管上證明了光與物質(zhì)的強(qiáng)相互作用。這種強(qiáng)烈的光與物質(zhì)之間的耦合是實(shí)現(xiàn)新光源的重要一步，例如基于有機(jī)半導(dǎo)體的電泵浦激光器。除了其他一些應(yīng)用之外，他們?cè)陔娦艖?yīng)用中也很重要。這些結(jié)果是海德堡大學(xué)教授Jana Zaumseil博士和圣·安德魯斯大學(xué)教授Malte Gather博士合作的產(chǎn)物，并已發(fā)表在《自然通訊》上。
基于碳的有機(jī)半導(dǎo)體是傳統(tǒng)無機(jī)半導(dǎo)體材料例如硅的一種性價(jià)比更高和更節(jié)能的替代品。有這些材料構(gòu)成的發(fā)光二極管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)的顯示屏上了。更進(jìn)一步的應(yīng)用于照明技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸和光伏應(yīng)用的設(shè)備目前還處于原型階段。然而，到目前為止，還不能用有機(jī)材料制成一種重要的光電子器件——電泵浦激光器。主要的原因是，有機(jī)半導(dǎo)體只有有限的電荷傳輸能力。
Zaumseil教授解釋說，過去幾年的研究已經(jīng)越來越注重類似激光的基于光與物質(zhì)耦合的有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光。如果能夠使光子（光）和激子（物質(zhì)）充分相互作用，那么它們之間的耦合是如此強(qiáng)烈以致于它們產(chǎn)生出所謂的激子極化激元。這些也是可以發(fā)光的準(zhǔn)粒子。在特定條件下，這種發(fā)光能夠呈現(xiàn)出激光的特性。根據(jù)海德堡大學(xué)物理化學(xué)研究所光電研究組的納米材料負(fù)責(zé)人Jana Zaumseil所說，在結(jié)合足夠快的電荷輸送的基礎(chǔ)上，激子極化激元可以使我們接近于實(shí)現(xiàn)電泵浦的碳基激光器。
由于Zaumseil教授和Gather教授之間的合作，才使得這第一次演示在半導(dǎo)體碳納米管中激子極化激元的形成成為可能。與其他有機(jī)半導(dǎo)體不同，這些微小的，管形的碳結(jié)構(gòu)能夠非常好地傳輸正電荷和負(fù)電荷。該研究的第一作者，博士生Arko Graf解釋說，激子極化激元也顯示了非凡的光學(xué)性質(zhì)。海德堡和圣安德魯斯的科學(xué)家們認(rèn)為他們的研究成果是向?qū)崿F(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體基電泵浦激光器邁出的重要一步。Zaumseil教授強(qiáng)調(diào)說：“除了有可能產(chǎn)生激光之外，激子極化激元已經(jīng)使我們能夠在很寬的近紅外范圍內(nèi)改變碳納米管發(fā)射的光波長(zhǎng)。”
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