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奧地利、德國及荷蘭研究人員藉由施加彈性張應力(tensile elastic stress)於半導體量子點(quantum dot, QD)上，成功創造出輕電洞激子基態(light-hole exciton ground state)。輕電洞激子是由電子與輕電洞相互束縛形成的準粒子，其性質非常不同於較為人所知的重電洞激子(heavy-hole exciton)，被看好能應用於量子資訊科學和科技領域。
此研究成果來自於奧地利林茲大學(Johannes Kepler University Linz)的Armando Rastelli所領軍的跨國團隊。Rastelli表示，量子點由半導體微粒所構成，含有一電子或電洞處於某量子自旋態。過去鮮少有研究討論輕電洞態，因為大多數量子點具有重電洞特徵的價帶基態。團隊成員之一來自德國Institute for Integrative Nanosciences的Yongheng Huo能製作價帶基態幾乎呈現輕電洞特徵的高品質量子點，這使得研究人員得以探討輕電洞激子與輕電洞自旋的性質。對於自旋操控而言，輕電洞自旋較重電洞自旋有更多優勢。
一般在沒有外加張力的情形下，半導體中價帶最上方兩條能帶為簡併態(degenerate)。然而，量子點中的量子侷限(quantum confinement)會導致輕電洞態的能量低於重電洞態。Rastelli表示，施加張力於量子點能恢復此簡併態，甚至可以逆轉順序使輕電洞態有著較高的能量。輕電洞激子與重電洞激子的發光方式非常不同，後者只能發出偏振方向平行晶格面的光，前者則無此限制。Rastelli表示，他們將研究輕電洞態的基本性質，例如其自旋同調時間(spin coherent time)，並與重電洞態做比較。
該研究團隊目前計畫探究重電洞如何轉變成輕電洞基態。由於目前採用的方法不敷使用，他們正著手設計一壓電促動器(piezoelectric actuator)，該裝置將可使研究人員在重電洞轉變成輕電洞態的過程中追蹤發光如何改變。詳見Nature Physics | doi:10.1038/nphys2799。 |