科學家在半導體晶體中發現新型准粒子

近日，《通訊—物理》發表的一篇論文描述了一種在高質量半導體晶體中發現的新型准粒子——Collexon。可以印證准粒子存在的材料會表現出獨特的光學特徵和不同尋常的物理特性，這些特點對基礎科學和應用科學都很重要。

在由許多不同粒子組成的微觀複雜系統（如固體材料）中，每個粒子的運動都是複雜的，是該粒子與周圍粒子之間各種強烈相互作用的產物。為了可以更簡單地了解這些系統的行為和特性，物理學家重新構想了固體，想像它們包含的是在自由空間中弱相互作用的粒子。這些「准粒子」具有不同的類型，可以帶來有關材料特性的不同認知。

德國柏林工業大學的Christian Nenstiel及其同事將氮化鎵半導體晶體中的原子替換為鍺原子。他們在維持原始晶體結構的同時，實現了高濃度的原子取代。這樣的原子取代改變了晶體的物理特性——增加了固體中自由電子的濃度。通過分析這些經過特殊處理的晶體對光的吸收和發射，研究人員觀察到了他們認為是Collexon的穩定性隨著電子氣密度上升而上升的現象。他們認為這可能是所有半導體的標準特性——只要能夠實現相同水平的原子取代即可。

如果這些發現可以得到理論研究的支持，那麼Collexon可以被認為是半導體材料具有的共同特徵。半導體是現代技術的基礎，提高人們對其電子結構的理解，既有益於理論研究，也有益於應用研究。

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