揭示半导体中激子的完整波函数信息

激子是电子和空穴在纠缠态下形成的准粒子，在半导体和低维量子材料中普遍存在。为了有效利用激子在光电子学和能量转换中的应用，需要了解激子的完整波函数信息。然而，现有的实验方法都无法同时获得激子电子和空穴的多轨道贡献。

发表在《自然通讯》的一篇论文，作者提出了一种新的实验方法，称为光电激子断层扫描(PET)，可以克服上述难题。该方法结合了时间分辨光电子能谱和动量显微镜技术，可以直接测量激子的波函数。

作者将该方法应用于研究原型有机半导体巴克敏斯特富勒烯 (C60)。结果表明，该方法可以成功解开 C60 激子的多轨道贡献，并获得其局域化、电荷转移特性以及超快激子形成和弛豫动力学等关键信息。

激子是电子和空穴对的束缚态，它们主导着材料的光吸收和发射过程，对于光电器件和太阳能电池的功能至关重要。然而，由于激子具有复杂的纠缠特性，对其行为的完整理解仍然难以实现。这种复杂性源于多个电子轨道对整体激子波函数的贡献，给研究人员带来了重大挑战。