Quang phổ ứng dung - Quang phát quang (photoluminescence)

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 Nội dung : I. Giới thiệu sơ lược về Quang phát quang, cơ chế và nguyên lý hoạt động 1. Sự phát quang 2. Quang phát quang (Photoluminescence) 3. Nguyên tắc quang phát quang 4. Sự kích thích quang phát quang 5. Phổ Quang phát quang 1. Sự phát quang :  Là sự phát sáng khi vật nhận kích thích bằng ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, hồng ngoại, chùm điện tử, khi thực hiện phản ứng hóa học hay dưới tác dụng của điện trường  Thời gian phát quang bằng chu kì dao động của ánh áng (10-13 10-15s). Sự phát quang gần như dừng hẳn khi ngưng 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 (Viết tắt : PL) là sự phát quang của vật khi vật nhận những kích thích quang (ví dụ chiếu ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, hồng ngoại, laser ). 3. Nguyên tắc quang phát quang :  Chiếu chùm sáng (Ví dụ : laser) vào mẫu  xảy ra hiện tượng phát quang.  Dùng thấu kính hội tụ để hội tụ chùm phát quang.  Chùm phát quang hội tụ cho đi qua một quang phổ kế.  Cuối cùng sử dụng máy đếm tín hiệu quang để phân tích. 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 Độ xuyên sâu càng lớn. Độ hấp thụ của mẫu càng giảm. Xác xuất tái hợp giảm. Năng lượng lớn.  phù hợp Xác xuất tái hợp lớn. Độ dịch chuyển Stoke :  Sự chênh lệch về năng lượng giữa đỉnh hấp thụ và đỉnh bức xạ gọi là độ dịch chuyển Stoke.  Độ dịch chuyển này là do khi dịch chuyển xuống các mức dưới đã có những mức không phát huỳnh quang (mà tạo ra phonon). Điều này gây nên tổn hao trong PL. 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 (~Cn3) - 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 = S1 + S2 ~ Công suất kích thích :  Khi kích thích vào mẫu sẽ phát ra hoặc là ánh sáng (photon) hoặc là dưới dạng nhiệt (phonon). Vì vậy khi tăng lượng phát quang thì lượng nhiệt sẽ giảm.  Cường độ của ánh sáng phát ra và sự thay đổi nhiệt độ là hàm của ánh sáng kích thích. 5. Phổ quang phát quang :  Một mẫu hấp thụ hay bức xạ photon sẽ cho ta biết những thông tin về những trạng thái điện tử khác nhau tương ứng với mức năng lượng khác nhau của vật liệu nghiên cứu.  Phổ hấp thụ PL : là phương pháp tốt để thăm dò cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu.  Phổ phát xạ PL : có hiệu quả đặc biệt trong phân tích các mặt phân cách (nơi tập trung các trạng thái sai hỏngvà tạp chất). CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN!!