Трион (физика)

A трион - это локализованное возбуждение, состоящее из трех заряженных частиц. Отрицательный трион состоит из двух электронов и одной дырки, а положительный трион состоит из двух дырок и одного электрона. Сам трион является квазичастицей и чем-то похож на экситон , который представляет собой комплекс из одного электрона и одной дырки. Трион имеет основное синглетное состояние (спин s = 1/2) и возбужденное триплетное состояние (s = 3/2). Здесь синглетные и триплетные вырождения происходят не от всей системы, а от двух идентичных частиц в ней. Полуцелое значение спина отличает трионы от экситонов во многих явлениях; например, энергетические состояния трионов, но не экситонов, расщепляются в приложенном магнитном поле. Состояния триона были предсказаны теоретически в 1958 году; они наблюдались экспериментально в 1993 году в квантовых ямах CdTe / Cd 1-x ZnxTe, а затем в различных других оптически возбужденных полупроводниковых структурах. Существуют экспериментальные доказательства их существования в нанотрубках, подтвержденные теоретическими исследованиями. Несмотря на многочисленные сообщения об экспериментальных наблюдениях трионов в различных полупроводниковых гетероструктурах, существуют серьезные опасения относительно точной физической природы обнаруженных комплексов. Первоначально предполагаемая «настоящая» частица триона имеет делокализованную волновую функцию (по крайней мере, в масштабах нескольких боровских радиусов), в то время как недавние исследования показывают значительную связь заряженных примесей в реальных полупроводниковых квантовых ямах.

Трионы наблюдались в атомарных условиях. тонкие двумерные (2D) полупроводники из дихалькогенидов переходных металлов. В 2D-материалах форма взаимодействия между носителями заряда модифицируется нелокальной экранировкой, обеспечиваемой атомами в слое. Взаимодействие приблизительно логарифмическое на коротких расстояниях и кулоновская форма 1 / r на больших расстояниях. Метод диффузионного Монте-Карло был использован для получения численно точных результатов для энергий связи трионов в 2D-полупроводниках в рамках приближения эффективной массы.