【摘要】 基态电子被激发到高能轨道以后,可能伴随发生自旋状态的变化,如果自旋状态与基态相同,则称这种激发态为激发单重态;若自旋状态相对于基态发生了翻转,则称这种激发态为激发三重态,激发三重态的寿命相对较长。

基态电子被激发到高能轨道以后,可能伴随发生自旋状态的变化,如果自旋状态与基态相同,则称这种激发态为激发单重态;若自旋状态相对于基态发生了翻转,则称这种激发态为激发三重态,激发三重态的寿命相对较长。发生跃迁时的激发态如果是激发单重态,则辐射荧光。发生跃迁时的激发态如果是激发三重态,则辐射磷光。在荧光过程中,吸收和再发射几乎同时发生,间隔只有10-9-10-12s,因此,当没有入射光辐照时,荧光就会停止。如果激发和发射之间的时间不是瞬时的,而是几秒到几分钟,那么这个过程产生的就是磷光辐射。相对于辐射荧光,辐射磷光过程涉及自旋状态反转,所以它发生的速率慢很多,也不容易被观测到。通常,在进行半导体的光致发光测试时研究的是荧光过程。

 

以上过程可以用Jablonski图描述(图一),Jablonski图以一组水平线的形式显示了一系列不断增加的能量状态。每个能级依次由若干次能级组成。

 

 

图一描述激发态与平衡态转换过程中跃迁方式的Jablonski图。其中,红色箭头向下直指代表荧光发射;波浪向下的紫色箭头表示以其他的形式释放能量不发射光子的转换过程;系统间交叉,对角波深蓝色箭头代表电子进入一个激发的三重态。处于三重激发态的电子可以通过内部转换(对角波浅蓝色箭头)或发出磷光(红色箭头)返回基态。

 

光致发光测试是以一定能量的光束做为激发源用来提供能量,打破物质中原有的平衡态,使物质中的部分基态电子跃迁到更高的能级,转变为激发态。然后借助其他收集仪器如透镜、光谱仪等采集被激发电子从高能级回到相对稳定的低能级时辐射发光部分的光谱,并借助相机、示波器、计算机等设备进行数据转换、分析、输出等处理获得光谱数据。

 

[1]王硕.HVPE-GaN光致发光测试分析及应用研究[D].重庆师范大学,2020.DOI:10.27672/d.cnki.gcsfc.2020.000265.

 

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