빛이 금속에 닿으면 에너지가 전자를 자극하여 더 낮은 에너지 수준으로 점프 할 수 있습니다. Photoexcitation으로 알려진이 프로세스는 태양 전지, 광 방지 다이오드 (LED)를 포함한 광범위한 기술에 중요합니다. 그러나, 광습 중에 발생하는 정확한 이벤트 순서는 애매 모호한 상태로 남아 있습니다.
이제 연구원들은 이러한 사건의 상세한 시퀀스를 실시간으로 포착하여 빛이 금속에서 전자를 흥분시키는 방법을 직접 관찰했습니다. 이 팀은 SLAC의 STANFORD SYNCHROTRON RADIATION LIGHTSORCE (SSRL)에서 실험을 수행하고 초고속 레이저를 사용하여 전자를 박막으로 자극했습니다. 그런 다음 시간 분해 된 광 방출 분광계를 사용하여 시간의 함수로서 흥분된 전자의 에너지와 운동량을 측정했다.
Nature 저널에 발표 된 결과는 Photoexcitation이 일련의 단계로 발생한다는 것을 보여줍니다. 먼저, 빛은 금속에 흡수되어 전자 구멍 쌍을 만듭니다. 전자와 구멍은 광파에 의해 생성 된 전기장으로 인해 반대 방향으로 빠르게 가속됩니다. 마지막으로, 전자 및 구멍이 재조합되어 빛의 광자를 방출합니다.
연구원들은 전자를 자극하기 위해 Ultrashort 레이저 펄스를 사용 하여이 과정을 직접 관찰 할 수있었습니다. 이를 통해 펨토초 (10-15 초)의 타임 스케일에서 Photoexcitation 프로세스의 역학을 포착 할 수있었습니다.
Stanford University의 응용 물리학 교수이자 연구의 공동 저자 인 Philip Heimann은“우리는 이제 빛이 금속에 부딪쳤을 때 어떤 일이 일어나는지 정확히 알 수 있습니다. "이것은 많은 광전자 장치에 필수적인 프로세스에 대한 근본적인 이해입니다."
이 팀의 연구 결과는 더 효율적이고 응답 시간이 빠른 새로운 광전자 장치의 개발로 이어질 수 있습니다. 또한 연구원들은 반도체 및 절연체와 같은 다른 재료와 빛이 어떻게 상호 작용하는지 이해하도록 도울 수 있습니다.
