В рамках последних исследований группа британских ученых наблюдала за переходами спин-триплетных экситонов в неорганическое вещество селенид свинца из пентацена — органического полупроводника. Изученный механизм можно использовать для уменьшения нежелательных теплопотерь в устройствах на основе фотоэлектриков и тем самым избежать сильного ухудшения производительности.

В качестве образцов физики использовали сверхтонкие двухслойные пленки, состоящие одновременно из органического и неорганического материала — пентацена и селенида свинца соответственно. Применяя самые современные методики лазерной спектроскопии, ученые наблюдали за формированием спин-триплетных экситонов под воздействием фемтосекундного лазерного импульса. Полученные спин-триплетные экситоны на протяжении одной пикосекунды перемещались с пентацена на слой нанокристаллов селенида свинца. 

При облучении пентацена световым потоком генерируемые при этом спин-синглетные экситоны делятся на 2 спин-триплетных экситона, которые обладают еще меньшей энергией. Физики установили, что каждый поглощенный фотон дает 1,9 перехода триплетных экситонов из органического пентацена в полупроводниковый неорганический селенид свинца. Переход возможен из-за того, что на границе двух тонких материалов волновые функции в возбужденных состояниях пересекаются. По этой причине электроны и дырки проводимости, которые входят в триплетный экситон, могут переходить с органического материала на селенид свинца.

Спин-синглетные экситоны принято называть «яркими», поскольку их энергия легко может быть собрана, например, в солнечных батареях. В свою очередь спин-триплетные экситоны называют «темными». «Темные» экситоны, в отличие от «ярких», затрудняют сбор переносимой энергии. Поэтому главная задача ученых, которые занимаются разработкой высокоэффективных солнечных элементов, — создать методику извлечения электронов из триплетных экситонов.

Источник