Bài giảng môn Quang phổ ứng dụng - Phần Quang phát Quang, đại học khoa học tự nhiên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA VẬT LÝ
BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG
QUANG PHÁT QUANG
(PHOTOLUMINESCENCE
)
GVHD : TS Lê Vũ Tuấn Hùng
HVTH : Phạm Văn Thịnh
Võ Văn Thọ
Nguyễn Đỗ Minh Quân
MÔN : QUANG PHỔ ỨNG DỤNG
Địa chỉ bạn đã tải:
/>Địa chỉ bạn đã tải:
/>Nơi bạn có thể thảo luận:
/>Nơi bạn có thể thảo luận:
/>Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
/>Dịch tài liệu trực tuyến miễn phí:
/>Dự án dịch học liệu mở:
/>Dự án dịch học liệu mở:
/>Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo:
Gmail:
Liên hệ với người quản lí trang web:
Yahoo:
Gmail:
Nội dung :
I. Gi i thi u s l c v Quang phát quang, ớ ệ ơ ượ ề
c ch và nguyên lý ho t đ ngơ ế ạ ộ
1. S phát quang ự
2. Quang phát quang (Photoluminescence)

3. Nguyên t c quang phát quang ắ
4. S kích thích ự quang phát quang
5. Ph Quang phát quang ổ
1. Sự phát quang :

Là s phát sáng khi v t nh n kích thích ự ậ ậ
b ng ánh sáng nhìn th y, tia t ngo i, ằ ấ ử ạ
h ng ngo i, chùm đi n t , khi th c hi n ồ ạ ệ ử ự ệ
ph n ng hóa h c hay d i tác d ng c a ả ứ ọ ướ ụ ủ
đi n tr ng …ệ ườ

Th i gian phát quang b ng chu kì dao ờ ằ
đ ng c a ánh áng (10ộ ủ
-13
 10
-15
s). S phát ự
quang g n nh d ng h n khi ng ng ầ ư ừ ẳ ư
kích thích.
Luminescence
(Sự phát quang)
Fluorescence
(Huỳnh quang)
Phosphorescence
(Lân quang )
Electroluminescence
(Điện quang)
Photoluminescence
(Quang phát quang)
Cathodeluminescence

2. Quang phát quang
(Photoluminescence) :

Quang phát quang
(Vi t t t : PL) là s ế ắ ự
phát quang c a v t khi ủ ậ
v t nh n nh ng kích ậ ậ ữ
thích quang (ví d ụ
chi u ánh sáng nhìn ế
th y, tia t ngo i, ấ ử ạ
h ng ngo i, laser …).ồ ạ
3. Nguyên tắc quang phát quang :

Chi u chùm sáng (Ví d : laser) vào m u ế ụ ẫ
 x y ra hi n t ng phát quang.ả ệ ượ

Dùng th u kính h i t đ h i t chùm phát ấ ộ ụ ể ộ ụ
quang.

Chùm phát quang h i t cho đi qua m t ộ ụ ộ
quang ph k .ổ ế

Cu i cùng s d ng máy đ m tín hi u ố ử ụ ế ệ
quang đ phân tích.ể
Cơ chế phát photon
hѵ
hѵ’
Hấp thụ
Bức xạ

Wk
Wi
Trạng thái quang phát quang
Năng lượng kích thích.
Cường độ kích thích.
4. Sự kích thích quang phát quang :
1. Năng lượng kích thích :
- Độ xuyên sâu của ánh sáng kích thích:
nhỏ
λ
Độ xuyên sâu càng lớn.
Độ hấp thụ của mẫu càng giảm.
Xác xuất tái hợp giảm.
Năng lượng lớn.
λ
phù hợp Xác xuất tái hợp lớn.
Độ dịch chuyển Stoke :

S chênh l ch v n ng l ng ự ệ ề ă ượ
gi a đ nh h p th và đ nh b c x ữ ỉ ấ ụ ỉ ứ ạ
g i là đ d ch chuy n Stoke.ọ ộ ị ể

d ch chuy n này là do khi d ch Độ ị ể ị
chuy n xu ng các m c d i đã có ể ố ứ ướ
nh ng m c không phát hu nh ữ ứ ỳ
quang (mà t o ra phonon). i u ạ Đ ề
này gây nên t n hao trong PL.ổ
Cường độ kích thích :
Cường độ ánh sáng tới
ảnh hưởng

Mật độ e/h được quang kích thích.
- Mật độ trạng thái bề mặt :
Khi nồng độ hạt tải thấp :
Phép đo bị chi phối bởi sai hỏng và tạp chất.
Tái hợp Schocley-Read-Hall
Tốc độ tái hợp
n
Tốc độ bức xạ
n
2
~
~
Khi mật độ hạt tải cao:
Xảy ra thêm hiện tượng tái hợp Auger
Tốc độ tái hợp n
3
(~Cn
3
)
- Vận tốc tái hợp ở mặt phân cách : S
+ S
Bề dày của lớp quang hoạt.
Mật độ hạt tải.
∉
+ S
∈
Trạng thái tự nhiên của mẫu.
Nếu có 2 mặt phân cách tham gia vào quá trình PL S = S
1

+ S
2
~
Công suất kích thích :

Khi kích thích vào m u s phát ra ho c là ẫ ẽ ặ
ánh sáng (photon) ho c là d i d ng nhi t ặ ướ ạ ệ
(phonon). Vì v y khi t ng l ng phát ậ ă ượ
quang thì l ng nhi t s gi m.ượ ệ ẽ ả

C ng đ c a ánh sáng phát ra và s thay ườ ộ ủ ự
đ i nhi t đ là hàm c a ánh sáng kích thích.ổ ệ ộ ủ
5. Phổ quang phát quang :

Một mẫu hấp thụ hay bức xạ photon s cho ta ẽ
bi t những thông tin v nh ng trạng thái điện ế ề ữ
tử khác nhau tương ứng với mức năng lượng
khác nhau c a vật liệu nghiên cứu.ủ

Ph hấp thụ PL :ổ là phương pháp tốt để thăm
dò cấu trúc vùng n ng l ng của v t li u. ă ượ ậ ệ

Ph phát xạ PL ổ : có hiệu quả đặc biệt trong
phân tích các mặt phân cách (nơi t p trung các ậ
trạng thái sai hỏngvà tạp chất).
CAM ễN THAY VAỉ
CAC BAẽN!!