钻石是芯片最好的朋友：研究确定了激子复合物的自旋轨道效应

除了是“女孩最好的朋友”，钻石还有广泛的工业应用，例如在固态电子产品中。新技术旨在生产高纯度的合成晶体，当掺杂杂质作为其他元素的电子供体或受体时，这些晶体将成为优秀的半导体

这些额外的电子或空穴不参与原子键合，但有时会与半导体和其他凝聚态中的激子（由电子和电子空穴组成的准粒子）结合

掺杂可能会导致物理变化，但激子复合物——两个带正电的空穴和一个带负电的电子的结合态——在掺杂硼的钻石中的表现尚未得到证实。对激子的结构存在两种相互矛盾的解释

共同大学科学研究生院的团队负责人Nobuko Naka表示：“我们通过使用光学吸收直接观察掺硼蓝钻石中束缚激子的精细结构，突破了传统发光测量的能量分辨率极限。”

第一作者Shinya Takahashi补充道：“我们假设，在激子中，两个带正电的空穴比电子和空穴对更牢固地结合。”。“这种受主束缚激子结构产生了两个三重态，通过14.3meV的自旋轨道分裂分离，支持了这一假设。”

热激发产生的发光可以用来观察高能态，但这种当前的测量方法拓宽了谱线，模糊了超精细分裂

相反，Naka的团队将金刚石晶体冷却到低温，在深紫外吸收光谱上获得了九个峰值，而通常使用发光法获得了四个峰值。此外，研究人员开发了一个包括自旋轨道效应的分析模型，以预测能量位置和吸收强度

巴黎萨克雷大学的Julien Barjon说：“在未来的研究中，我们正在考虑在外部场下测量吸收的可能性，由于对称性的变化，导致进一步的线分裂和验证。”

“我们的研究结果为原子和核物理等固态材料以外的系统中的自旋-轨道相互作用提供了有用的见解。对材料的深入了解可能会提高金刚石器件的性能，如发光二极管、量子发射器和辐射探测器，”Naka指出

这项工作发表在《物理评论快报》杂志上