2.3 Một số hiệu ứng chuyển đổi quang – điện
2.3.3 Hiện tƣợng phát sáng quang hóa
Trong hiện tƣợng phát sáng quang hóa ánh sáng phát ra từ nguyên tử hay phân tử sau khi chúng hấp thụ photon. Photon bị hấp thụ sẽ truyền năng lƣợng cho phân tử làm nó nhảy lên trạng thái năng lƣợng cao hơn. Sau một thời gian phân tử
bức xạ năng lƣợng dƣ thừa dƣới dạng photon và trở về mức năng lƣợng thấp hơn. Năng lƣợng của ánh sáng bức xạ liên quan đến sự chênh lệch giữa mức năng lƣợng của trạng thái kích thích và trạng thái cân bằng. Sự huỳnh quang và sự lân quang là những ví dụ về hiện tƣợng phát sáng quang hóa. Sự phát sáng quang hóa có thể đƣợc giải thích bởi thuyết lƣợng tử. Nó phụ thuộc vào cấu trúc electron của nguyên tử và phân tử. Phân tử có nhiều trạng thái electron trong mỗi trạng thái có sự khác nhau về mức dao động và trong mỗi mức dao động lại tồn tại những mức quay. Sau khi nhận năng lƣợng dƣới dạng photon một electron đƣợc kích thích lên trạng thái cao hơn. Với hầu hết các phân tử, trạng thái electron có thể phân thành S (Singlet) và T (Triplet) phụ thuộc vào spin của electron. Sau khi phân tử bị kích thích tới trạng thái năng lƣợng cao hơn nó nhanh chóng mất năng lƣợng dƣới rất nhiều phƣơng thức.
Hình 2.5 Quá trình huỳnh quang và lân quang.
Trong hiện tƣợng huỳnh quang sự hồi phục dao động làm phân tử trở về trạng thái dao động có năng lƣợng thấp nhất , V’=1, ở trạng thái Singlet kích thích đầu tiênS1. Các electron nằm ở trạng thái năng lƣợng dao động thấp nhất của S1
sẽ nhảy về bất kỳ trạng thái dao động nào của S0. Với hiệu ứng lân quang electron ở trạng thái S xuyên qua nhiều lớp của T mới trở về trạng thái S .
Do có nhiều sự sắp xếp lại trong cả q trình lân quang có thời gian dài hơn so với huỳnh quang. Với huỳnh quang thời gian giữa hấp thụ và bức xạ thông
thƣờng khoảng 8 4
10 10 s. Đối với lân quang thời gian này rơi vào khoảng
4 2
10 10 s[11].