Fotoluminiscenční excitace - Photoluminescence excitation

Fotoluminiscenční excitace (zkráceně PLE) je specifický typ fotoluminiscence a týká se interakce mezi elektromagnetická radiace a hmota. Používá se v spektroskopická měření kde se mění frekvence budicího světla a světélkování je sledován při typické frekvenci emisí studovaného materiálu. Vrcholy ve spektru PLE často představují absorpční linie materiálu. PLE spektroskopie je užitečná metoda pro zkoumání struktury elektronické úrovně materiálů s nízkou absorpcí[1] kvůli nadřízenému odstup signálu od šumu metody ve srovnání s měřením absorpce.

Fyzický proces

V kvantově-mechanickém popisu hmoty jsou elektrony omezené na materiál (například v jednotlivých atomech, molekulách nebo krystalech) omezeny na diskrétní sadu energetických hodnot. Základní stav takového hmotného systému je takový, že nejenergetičtější elektron má svou minimální energii. Ve fotoluminiscenci se energie přenáší ze světla dopadajícího na materiál a absorbuje se do elektronů. Světlo je absorbováno v minimálních „kvantách“ neboli „paketech“ energie nazývaného elektromagnetické záření fotony. Množství energie nesené fotonem je úměrné jeho frekvenci. Elektron je pak ve vzrušeném stavu o vyšší energii. Takové stavy nejsou stabilní a časem se hmotný systém vrátí do základního stavu a elektron ztratí svoji energii. Luminiscence je proces, při kterém je světlo emitováno, když elektron klesá na nižší energetickou hladinu.

Když je foton absorbován, systém se často excituje v příslušném excitovaném stavu, poté se uvolní ve středně nízkém energetickém stavu s „neradiační relaxací“ (relaxace, která nezahrnuje emisi fotonu, ale např. zahrnuje emisi vibrační energie) a pak dochází k emisi fotonu s nižší energií než absorbovaná, kvůli uvolnění z přechodného stavu s nízkou energií do „základního stavu“. Nejsilnější luminiscence materiálu je obvykle z nižších úrovní do základního stavu. Tento proces se nazývá fluorescence. Například v polovodiče, většina vyzařovaného světla je na frekvenci odpovídající energii pásma, tj. od spodní části vodivého pásma k horní části valenčního pásma. V takových systémech více světla absorbovaného materiálem vede k tomu, že více elektronů se radiačně rozpadá na nižší stavy a více luminiscence na vlnové délce emise.

Reference

  1. ^ White, A.M. (1970). "Aplikace fotoluminiscenční excitační spektroskopie pro studium slitin fosfidu india a gália". J. Phys. D: Appl. Phys. 3 (9): 1322–1328. Bibcode:1970JPhD .... 3,1322W. doi:10.1088/0022-3727/3/9/312.

externí odkazy