钻石除了是“女孩最好的朋友”之外，还具有广泛的工业应用，例如固态电子产品。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，这些晶体将成为优异的半导体。

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物质中的激子(由电子和电子空穴组成的准粒子)结合。

掺杂可能会引起物理变化，但激子复合物(两个带正电的空穴和一个带负电的电子的束缚态)如何在掺杂硼的金刚石中表现出来仍然尚未得到证实。对于激子的结构存在两种相互矛盾的解释。

由京都大学领导的一个国际研究小组现已确定了半导体中受主束缚激子的自旋轨道相互作用的大小。

京都大学科学研究生院的团队负责人 Nobuko Naka 表示： “我们利用光学吸收直接观察掺硼蓝色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的束缚更牢固。” “这种受体束缚激子结构产生了两个由 14.3 meV 的自旋轨道分裂分开的三重态，支持了这一假设。”

热激发产生的发光可用于观察高能态，但这种当前的测量方法会拓宽谱线并模糊超精细分裂。

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，而通常使用发光时只有四个峰。此外，研究人员还开发了一种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 表示：“在未来的研究中，我们正在考虑测量外部场下吸收的可能性，从而因对称性的变化而导致进一步的谱线分裂和验证。”

“我们的结果为固态材料以外的系统(例如原子和核物理)中的自旋轨道相互作用提供了有用的见解。对材料的更深入了解可以提高金刚石器件的性能，例如发光二极管、量子发射器和辐射探测器，”Naka 指出。

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