光致发光(PL)光谱03993-完整版

光致发光光谱技术的认识、应用及改进孙奇 2014物理学2015、4、211、光致发光光谱技术的背景介绍在我们周围,光致发光就是一种很普遍的现象。

常用的日光灯就属于光致发光的一种,它就是利用汞蒸气放电产生的紫外光激发涂覆在灯管壁上的发光物质而发出可见光的。

简单地说,光致发光(PL)就是发光材料吸收光子(或电磁波)后,重新辐射发出光(或电磁波)的过程。

这种过程与材料的结构、成分及原子排列等密切相关。

•紫外光、可见光甚至红外辐射都可以作为激发光,引起光致发光。

•所发出的光,根据弛豫时间的不同,可分为荧光、磷光与上转换发光。

从分子电子结构上解释,荧光就是电子从单线态第一激发态返回到基态时释放的光,具有很短的发光寿命(约1~100 ns),而磷光就是电子从三线态第一激发态返回基态时释放的光,具有较长的发光寿命(约0、1~1000ms)。

当系间窜越的速率小于荧光跃迁速率时,激发态全部以荧光形式辐射回到基态,因而只有在低温条件下,才可以检测到磷光发光。

本文中如未特别指出,所介绍的光致发光都属于荧光发光。

图1、光致发光过程中的光子吸收与能量转移过程。

在实验测试中,荧光发光光谱包括激发谱与发射谱两种。

激发谱就是使用不同波长激发光测试发光材料在某一波长处荧光强度的变化情况,即不同波长激发光的相对效率;发射谱则就是在某一固定波长激发光作用下的荧光强度在不同波长处的分布情况,即荧光中不同波长的光成分的相对强度。

一般情况下,光致发光光子的能量小于激发光子的能量(斯托克斯位移),在特定条件下发射光子的能量也可以超过激发光子的能量(反斯托克斯位移)。

由于光致发光(荧光或磷光)的特点就是宽激发窄发射,所以测试时,需要选取一个能反映出所测材料发光效率的激发光波长。

激发光波长的选择一般没有定论,简单而常用的方法有两种:1)激发谱:将荧光发光峰波长固定为发射波长(EM),然后做激发波长(EM)扫描,激发波长范围要小于发射波长。

一般选取激发谱最高峰位置对应的波长作为激发光波长。

晶硅太阳能电池光致发光pl 晶硅太阳能电池光致发光（PL）可不是个听上去高大上的东西，大家别被它名字吓到。

光致发光这个过程，说白了，就是材料在吸收了光之后，自己发出一些光的现象。

就像你在黑暗中照了手电，突然它反射出一些亮光一样。

听起来有点抽象？没事，我来给你们详细说说。

这在晶硅太阳能电池中可有着大大的用途，简直可以说是“绝活”了！晶硅太阳能电池，咱们也都知道是最常见的一种光伏电池，它能把太阳的光转化为电能，方便咱们用来发电。

但有一点你可能不知道，太阳能电池的效率和它内部的材料有着密切的关系，光致发光就是研究这些材料是否适合的一个重要“窗口”。

你们有没有发现，太阳能电池长得都差不多，都是一块黑黑的东西，表面有许多小小的网格。

正是这些材料在运作时的表现决定了它能否高效发电。

而光致发光就像是它们的“体检报告”。

你看，当太阳能电池吸收了光，光子就会让电子从低能级跃迁到高能级。

这时候呢，电子就像个好奇宝宝，想从高处跳下来释放能量，然后它就发出了光。

说到这里，有没有感觉这就像是你带着一群朋友去攀岩，大家兴奋得不得了，都想着赶快跳下去，释放那份能量。

简单来说，PL其实就是看这些跃迁过程中，晶硅内部发生了啥，能不能保持稳定，又能不能有效地释放光子。

就像你去健身房做了几组俯卧撑，看看你肌肉是否紧实，身体是否有“发光”的潜力一样。

如果晶硅材料的PL信号特别强，那说明它的质量好，光电转换效率也高。

相反，如果信号弱，那就意味着材料里可能有一些“瑕疵”存在。

这些“瑕疵”就像是那些在攀岩时偷懒的家伙，没力气跳下来，或者是那些不小心摔了一跤的朋友，导致能量没法完全释放。

所以，通过PL分析，科学家们能判断出这些太阳能电池的“健康状况”。

通过改变材料的制造方式，或者调整一些参数，研究人员还可以让这些电池变得更强，效率更高。

说白了，PL就像是给电池做个定期体检，看看它的状态如何，能不能发力。

咱们听到光致发光，可能觉得好像很高科技，离咱们有点远。