美国加州大学尔湾分校科学家领导的国际科研团队,通过操纵入射光子的动量,使纯硅从间接带隙半导体变为直接带隙半导体,其光学性能提升了4个数量级。相关论文发表于最新一期《美国化学学会·纳米》杂志。
研究团队解释称,这一光子现象的奥秘在于海森堡不确定性原理。当光被限制在几纳米以下的尺度时,动量分布会变宽。其动量会显著增加至自由空间内光子动量的1000倍,与材料内部电子的动量相当。
一般认为,材料在吸收光时,光子仅会改变材料内电子的能量状态,实现“垂直跃迁”。但最新研究结果表明,动量增强的光子不仅能改变电子的能量状态,还能同时改变其动量状态,从而解锁新的跃迁路径——对角线跃迁,这显著提升了材料的吸光能力。