Excíton

Em materiais com uma constante dielétrica relativamente pequena, a interação Coulomb entre um elétron e um buraco pode ser forte e os excitons tendem a ser pequenos, da mesma ordem que o tamanho da célula unitária.^[2] A absorção de um fóton ressonante com uma transição d-d leva à criação de um par de elétrons-orifícios em um único local atômico, que pode ser tratado como um excíton de Frenkel.^[3]

Nos semicondutores, a constante dielétrica é geralmente grande. Consequentemente, a triagem de campo elétrico tende a reduzir a interação de Coulomb entre elétrons e buracos. O resultado é um exciton de Wannier-Mott, que possui um raio maior que o espaçamento da rede.^[4]

O exciton de Mahan é um tipo de exciton previsto em 1967, por Gerald Mahan, que ainda pode persistir acima da densidade de Mott.^[5] Essa quase partícula foi observada em uma perovskita com halogeneto de chumbo à temperatura ambiente,^[6] um semicondutor barato e abundante que é intensamente investigado para aplicações como energia fotovoltaica, materiais luminescentes ou lasers.^[7]

Nas nanopartículas de cristalito semicondutoras que exibem efeitos de confinamento quântico e, portanto, se comportam como pontos quânticos, os raios excitônicos são dados por^[8][9]

${\displaystyle a_{\text{X}}={\frac {\varepsilon _{r}}{\mu /m_{0}}}a_{0}}$ 

onde ${\displaystyle \varepsilon _{r}}$  é a permissividade relativa, ${\displaystyle \mu \equiv (m_{e}^{*}m_{h}^{*}/(m_{e}^{*}+m_{h}^{*})}$  é a massa reduzida do sistema de buracos de elétrons, ${\displaystyle m_{0}}$  é a massa de elétrons e ${\displaystyle a_{0}}$  é o raio de Bohr.