Fotoluminescensexcitation

Photoluminescensexcitation (förkortat PLE ) är en specifik typ av fotoluminescens och berör interaktionen mellan elektromagnetisk strålning och materia . Den används i spektroskopiska mätningar där frekvensen av excitationsljuset varieras, och luminescensen övervakas vid den typiska emissionsfrekvensen för det material som studeras. Toppar i PLE-spektra representerar ofta absorptionslinjer för materialet. PLE-spektroskopi är en användbar metod för att undersöka den elektroniska nivåstrukturen hos material med låg absorption på grund av metodens överlägsna signal-brusförhållande jämfört med absorptionsmätningar.

Fysisk process

I en kvantmekanisk beskrivning av materia är elektronerna begränsade till ett material (som de i enskilda atomer, molekyler eller kristaller) begränsade till en diskret uppsättning energivärden. Grundtillståndet för ett sådant materialsystem är sådant att den mest energirika elektronen har sin minimala energi. Vid fotoluminescens överförs energi från ljus som faller in på materialet och absorberas till elektroner. Ljuset absorberas i minimala "kvanta" eller "paket" av energi av den elektromagnetiska strålningen som kallas fotoner . Mängden energi som bärs av en foton är proportionell mot dess frekvens. Elektronen är då i ett exciterat tillstånd av högre energi. Sådana tillstånd är inte stabila och med tiden kommer materialsystemet att återgå till sitt grundtillstånd och elektronen kommer att förlora sin energi. Luminescens är den process där ljus sänds ut när elektronen sjunker till en lägre energinivå.

Ofta när en foton absorberas exciteras systemet i motsvarande exciterade tillstånd, sedan slappnar det av i ett mellanliggande lägre energitillstånd, med en "icke-strålningsrelaxation" (en avslappning som inte involverar emission av en foton, men involverar emission av vibrationsenergi) och sedan finns det emission av en foton med lägre energi än den absorberade, på grund av relaxationen från det mellanliggande, lägre energitillståndet till "grundtillståndet". Vanligtvis är materialets starkaste luminescens från de lägre nivåerna till grundtillståndet. Denna process kallas fluorescens . Till exempel i halvledare är det mesta av ljuset som emitteras vid den frekvens som motsvarar bandgapenergin, dvs från botten av ledningsbandet till toppen av valensbandet. I sådana system resulterar mer ljus som absorberas av materialet i att fler elektroner sönderfaller icke-strålande till de lägre tillstånden, och mer luminescens i emissionsvåglängden.

externa länkar

• http://www.lpa.ens.fr/spip/spip.php?article226&lang=en Pierre Aigrains laboratorium experimentell uppsättning av fotoluminescens [länken är död]