Trong vật rắn electron chiếm cỏc mức năng lượng giỏn đoạn. Tập hợp cỏc mức năng lượng giỏn đoạn nhưng rất gần nhau tạo thành một vựng năng lượng. Vựng dẫn và vựng hoỏ trị được ngăn cỏch nhau bởi vựng cấm. Trong một tinh thể vật rắn hoàn hảo lý tưởng, khụng cú sai hỏng, khụng cú mức năng lượng nào trong vựng cấm. Thực tế, trong vựng cấm luụn luụn hỡnh thành cỏc mức năng lượng địa phương. (Xem hỡnh 1.12.)
Hỡnh 1.12.
Nhiệt huỳnh quang trong vật rắn
Một electron của vựng hoỏ trị nếu nhận được một năng lượng, chẳng hạn của bức xạ hạt nhõn, lớn hơn bề rộng vựng cấm (Wc - Wv) sẽ chuyển lờn vựng dẫn và chuyển động tự do trong vựng dẫn, để lại một lỗ trống trong vựng hoỏ trị (quỏ trỡnh 1).
Cỏc mức năng lượng địa phương ở vựng cấm cú vai trũ như những cỏi bẫy (trap). Nếu ở
gần vựng dẫn, đú là những cỏi bẫy đối với cỏc electron của vựng dẫn (quỏ trỡnh 2,3) cũn nếu
ở gần vựng hoỏ trị thỡ đú là những cỏi bẫy đối với cỏc lỗ trống (quỏ trỡnh 1', 2').
Cỏc electron và lỗ trống vẫn cứ "nằm" ở bẫy chừng nào vật rắn khụng nhận được thờm năng lượng.
Nếu cung cấp thờm năng lượng, chẳng hạn "xấy núng" vật rắn, electron nhận được năng lượng sẽ thoỏt khỏi cỏc bẫy (quỏ trỡnh 4), chuyển động trong vựng dẫn và khi chuyển về mức năng lượng thấp hơn (quỏ trỡnh 5) kết hợp với lỗ trống thỡ một phụtụn sẽđược phỏt ra. Người ta gọi quỏ trỡnh này là nhiệt huỳnh quang (TL).
Trong phổ nhiệt huỳnh quang, mụ tả sự phụ thuộc cường độ tớn hiệu TL vào nhiệt độ xấy núng vật rắn, đỉnh ở nhiệt độ cao ứng với sự thoỏt electron từ bẫy P ở sõu cũn đỉnh ở nhiệt độ
thấp hơn ứng với sự thoỏt electron từ ở gần bề mặt vựng cấm. Bẫy ở gần bề mặt vựng cấm khụng bền bằng bẫy ở sõu hơn, nghĩa là cỏc electron nếu nằm tại bẫy sõu thỡ khú thoỏt khỏi bẫy hơn.