Экситон — квазичастица из электрона и дырки, существует всего наносекунду и переносит энергию в полупроводниках без тока.

Экситон — это квазичастица, образующаяся в полупроводниках при поглощении светового фотона. Когда фотон с достаточной энергией попадает в кристаллическую решётку полупроводника, он выбивает электрон из валентной зоны в зону проводимости, оставляя на его месте положительно заряженную дырку. Электрон и дырка взаимодействуют через кулоновскую силу притяжения, образуя нейтральную связанную пару — собственно экситон. Энергия связи такой пары варьируется от 14 до 100 мэВ в зависимости от материала полупроводника. Хотя экситоны существуют чрезвычайно недолго — порядка наносекунды, — в течение этого времени они эффективно переносят энергию через материал без создания электрического тока. Это происходит потому, что экситон остаётся электронейтральным и не участвует в переносе заряда. Вместо этого он мигрирует через кристалл, рассеиваясь на фононах и других дефектах решётки до того, как его энергия выделится в виде света или тепла. Экситоны являются ключевым механизмом люминесценции в светодиодах и других светоизлучающих устройствах. Когда экситон рекомбинирует — электрон возвращается в валентную зону и заполняет дырку — выделяется фотон света с энергией, определяемой ширину запрещённой зоны полупроводника. Это свойство используется не только в светодиодах, но и в фотоэлементах, где экситоны способствуют разделению зарядов и генерации электрического тока. Понимание динамики экситонов критично для разработки эффективных солнечных панелей и органических электролюминесцентных дисплеев.