- Phổ quang huỳnh quang (PL-Photoluminescence) biểu diễn sự phụ thuộc của cường độ huỳnh quang vào bước sóng phát xạ khi vật liệu nhận sự kích thích bằng ánh sáng với bước sóng nhất định nào đó. PL là một loại phép đo được sử dụng cho hầu hết các chất bán dẫn. Khi ánh sáng của laser với năng lượng vừa đủ được chiếu tới một vật liệu, các điện tử trong vật liệu hấp thụ các photon từ ánh sáng tới và tồn tại ở trạng thái kích thích. Những điện tử này ngay sau đó lại trở về trạng thái ban đầu và đồng thời phát ra một bức xạ photon hay được gọi là huỳnh quang. Phổ PL thể hiện cường độ của các bức xạ huỳnh quang tại các bước sóng khác nhau được phát ra từ vật liệu. Tuy nhiên, chỉ khi năng lượng của bức xạ tới phải lớn hơn hoặc bằng năng lượng của vùng cấm thì mới có hiện tượng hấp thụ trong vật liệu. Do đó đối với các vật liệu khác nhau phải sử dụng các nguồn bức xạ kích thích khác nhau tùy theo mục đích để thực hiện phép đo. Ngày nay có nhều loại laser được sử dụng làm nguồn bức xạ kích thích cho phép đo PL như laser He-Cd 325 nm, Ar+ 316 nm/514 nm/488 nm, Nd:YAG 266 nm/532 nm, và nhiều loại khác. Ánh sáng từ nguồn kích thích đơn sắc, được chiếu tới mẫu, bức xạ huỳnh quang phát xạ từ mẫu được thu vào một đầu của sợi quang và được đưa vào hệ máy đơn sắc để phân tách thành các bước sóng phát xạ riêng biệt. Sau đó, tín hiệu quang được đưa vào bộ detector và được xử lý để biến đổi thành tín hiệu điện, tín hiệu này được khuyếch đại và rồi được đưa vào máy tính xử lý. Qua phép đo PL ta xác định được các thông số đặc trưng cho vật liệu như năng lượng vùng cấm, vị trí của các mức năng lượng được pha tạp hay các mức năng lượng của các khuyết tật, cơ chế tái hợp, và chất lượng của vật liệu.
-
-
- Hình 2.16. Sơ đồ khối hệ đo phổ quang huỳnh quang.
- Trong luận án này, các phép đo phổ quang huỳnh quang được tiến hành trên các hệ máy quang phổ huỳnh quang phân giải cao nhãn hiệu HORIBA iHR550, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam, nguồn laser He- Cd với bước sóng kích thích là 325 nm, hoặc laser Nd-YAG với bước sóng kích thích là 532 nm. Bước sóng này có năng lượng phù hợp cho việc kích thích các điện tử để thu được các bức xạ huỳnh quang, cho thông tin về sự tái hợp vùng- vùng, nghiên cứu sự truyền năng lượng giữa các tâm phát quang trong vật liệu nanocomposite.