Возбуждение фотолюминесценции

Возбуждение фотолюминесценции (сокращенно ФЛЭ ) представляет собой особый тип фотолюминесценции и касается взаимодействия электромагнитного излучения с веществом . Он используется в спектроскопических измерениях , где варьируется частота возбуждающего света, а люминесценция контролируется на типичной частоте излучения исследуемого материала. Пики в спектрах PLE часто представляют собой линии поглощения материала. PLE-спектроскопия - полезный метод исследования структуры электронных уровней материалов с низким поглощением. из-за лучшего отношения сигнал/шум этого метода по сравнению с измерениями поглощения.

Физический процесс

В квантово-механическом описании материи электроны, заключенные в материале (например, в отдельных атомах, молекулах или кристаллах), ограничены дискретным набором значений энергии. Основное состояние такой материальной системы таково, что самый энергичный электрон имеет минимальную энергию. При фотолюминесценции энергия передается от света, падающего на материал, и поглощается электронам. Свет поглощается минимальными «квантами» или «пакетами» энергии электромагнитного излучения, называемыми фотонами . Количество энергии, переносимой фотоном, пропорционально его частоте. Электрон тогда находится в возбужденном состоянии с более высокой энергией. Такие состояния не стабильны, и со временем материальная система вернется в свое основное состояние, а электрон потеряет свою энергию. Люминесценция — это процесс, при котором свет излучается, когда электрон переходит на более низкий энергетический уровень.

Часто при поглощении фотона система возбуждается в соответствующем возбужденном состоянии, затем она релаксирует в промежуточном состоянии с более низкой энергией, с «безызлучательной релаксацией» (релаксацией, которая не включает в себя испускание фотона, но например, включает в себя излучение колебательной энергии), а затем происходит излучение фотона с более низкой энергией, чем поглощенный, из-за релаксации из промежуточного, более низкого энергетического состояния в «основное состояние». Обычно самая сильная люминесценция материала происходит от нижних уровней к основному состоянию. Этот процесс называется флуоресценцией . Например, в полупроводниках большая часть излучаемого света приходится на частоту, соответствующую энергии запрещенной зоны, то есть от нижней части зоны проводимости к верху валентной зоны. В таких системах больше света, поглощаемого материалом, приводит к большему количеству электронов, распадающихся безызлучательно на более низкие состояния, и к большей люминесценции на длине волны излучения.

Внешние ссылки

• http://www.lpa.ens.fr/spip/spip.php?article226&lang=en Лаборатория экспериментальной установки фотолюминесценции Пьера Эгрена [ссылка не работает]