Photoluminescence (viết tắt là PL) là sự phát xạ ánh sáng từ bất kỳ dạng vật chất nào sau khi hấp thụ các photon (bức xạ điện từ). Do đó, ảnh tiền tố – . Đây là một trong nhiều hình thức phát quang (phát sáng) và được bắt đầu bởi sự bức xạ (kích thích bởi các photon) Sau khi kích thích các quá trình thư giãn khác nhau thường xảy ra trong đó các photon khác được chiếu lại. Khoảng thời gian giữa sự hấp thụ và phát xạ có thể thay đổi: từ chế độ femt giây cho phát xạ liên quan đến plasma tự do trong chất bán dẫn vô cơ đến vài giây cho các quá trình phát quang trong các hệ phân tử; Và trong những trường hợp đặc biệt sự chậm trễ của phát xạ thậm chí có thể kéo dài đến vài phút hoặc vài giờ.
Quan sát sự quang phát quang ở một lượng năng lượng nhất định có thể được xem như một dấu hiệu kích thích kích thích liên quan đến năng lượng chuyển tiếp này.
Mặc dù điều này đúng trong các nguyên tử và các hệ thống tương tự, tương quan và các hiện tượng phức tạp khác cũng hoạt động cho các nguồn phát quang trong nhiều hệ thống cơ thể như chất bán dẫn. Một cách tiếp cận lý thuyết để xử lý này được cho bởi các phương trình phát quang chất phát quang.
Mẫu
Các quá trình quang phát quang có thể được phân loại theo các thông số khác nhau như năng lượng của photon hấp dẫn đối với sự phát xạ. Kích thích cộng hưởng mô tả tình huống mà các photon của một bước sóng đặc biệt được hấp thụ và các photon tương đương sẽ được phát lại rất nhanh chóng. Điều này thường được gọi là cộng hưởng huỳnh quang. Đối với vật liệu trong dung dịch hoặc trong pha khí, quá trình này liên quan đến điện tử nhưng không chuyển đổi năng lượng nội bộ đáng kể liên quan đến các đặc tính phân tử của chất hoá học giữa hấp thụ và phát xạ. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày các kết quả thu được bằng phương pháp Rayleigh, là kết quả của các kết quả thu được trong tài liệu. Có liên quan), và sự đóng góp không liên tục (hoặc các chế độ không linh hoạt nơi một số kênh năng lượng vào một chế độ phụ trợ),
Loại thứ hai bắt nguồn, ví dụ, từ sự kết hợp lại phóng xạ của các exciton, các cặp electron-lỗ gắn kết bằng Coulomb trong các chất rắn. Sự huỳnh quang cộng hưởng cũng có thể cho thấy các tương quan quang phổ lượng tử quan trọng.
Nhiều quá trình có thể xảy ra khi một chất chuyển đổi năng lượng nội bộ trước khi tái phát ra năng lượng từ sự kiện hấp thụ. Các điện tử thay đổi trạng thái năng lượng bằng cách thu được năng lượng từ sự hấp thụ photon hoặc mất năng lượng bằng cách phát ra các photon. Trong lĩnh vực liên quan đến hóa học, người ta thường phân biệt giữa huỳnh quang và huỳnh quang. Loại thứ nhất thường là một quá trình nhanh, tuy nhiên một số lượng năng lượng ban đầu bị tiêu tán để photon ánh sáng phát ra sẽ có năng lượng thấp hơn các photon kích thích hấp thụ. Các photon phát lại trong trường hợp này được cho là chuyển màu đỏ, đề cập đến năng lượng giảm nó mang theo sau sự mất mát này (như biểu đồ của Jablonski cho thấy). Đối với phosphorescence, các electron hấp thụ photon, trải qua intersystem đi qua nơi họ nhập vào một tiểu bang có thay đổi spin multiplicity (xem thuật ngữ biểu tượng), thường là một ba trạng thái. Một khi điện tử kích thích được chuyển thành trạng thái triplet này, sự chuyển đổi electron (thư giãn) trở lại các năng lượng trạng thái tiểu đơn vị dưới là lượng tử bị cấm về mặt cơ học, có nghĩa là nó sẽ xảy ra chậm hơn nhiều so với các chuyển tiếp khác. Kết quả là quá trình chuyển đổi bức xạ chậm trở lại trạng thái singlet, đôi khi kéo dài vài phút hoặc vài giờ. Đây là cơ sở cho các chất “phát sáng trong bóng tối”.
Photoluminescence là một kỹ thuật quan trọng để đo độ tinh khiết và chất lượng tinh thể của chất bán dẫn như GaN và InP và định lượng số lượng rối loạn hiện diện trong một hệ thống.
Sự phát quang quang học được giải quyết theo thời gian (TRPL) là một phương pháp mà ở đó mẫu được kích thích với một xung ánh sáng và đo được sự phân rã trong quá trình phát quang quang phổ đối với thời gian. Kỹ thuật này rất hữu ích cho việc đo tuổi thọ của vật mang bán dẫn III-V như gallium arsenide (GaAs)