Chương 4: Thực nghiệm
4.5.4. Phổ quang phát quang (PL):
Hiện tượng quang quang quang là hiện tượng phát xạ tự nhiên của ánh sáng từ vật chất dưới tác động kích thích quang học.
Cơ chế quang phát quang như sau: Khi chiếu ánh sáng với năng lượng thích hợp vào bán dẫn, các điện tử ở trạng thái cơ bản trong bán dẫn sẽ hấp thụ năng lượng photon chiếu tới và chuyển từ vùng hóa trị (trạng thái cơ bản) lên vùng dẫn (trạng thái kích thích). Sau đó điện tử này có thể bị nhiệt hóa và mất bớt năng lượng do va chạm với các dao động mạng và rơi xuống trạng thái kích thích thấp nhất trong vùng dẫn có thể đó là các mức bẫy điện tử trước khi tái hợp với lỗ trống trong vùng hóa trị, giải phóng năng lượng dưới dạng photon (quá trình lượng tử hóa năng lượng) được gọi là quá trình tái hợp bức xạ. Nếu sự hồi phục phát xạ xảy ra thì ánh sáng phát ra gọi là hiện tượng phát quang. Ánh sáng này có thể thu lại và phân tích thông tin về mẫu. Dựa vào phổ PL có thể xác định được:
- Năng lượng tái hợp exciton và các sai hỏng trong cấu trúc tinh thể. - Dịch chuyển mức năng lượng , xác định được mức năng lượng điện tử. - Có thể ước tính được thành phần của hợp kim bán dẫn. Phát xạ biên
51
Phổ quang phát quang là một kĩ thuật mô tả hữu dụng bởi vì nó không phá hủy mẫu, tiếp xúc nhiều từ thông tin mẫu được lựa chọn. Mặc dù PL có thể được sử dụng nghiên cứu những dạng khác nhau của bề mặt, những vật liệu dẫn hoặc không dẫn điện trong nhiều điều kiện, nhưng nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Bởi vì nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến dịch chuyển phổ, nhưng sự phụ thuộc vào nhiệt độ này cũng có thể phục vụ cho những mục đích khác nhau. PL thì rất nhạy với những trạng thái đơn điện tử đó là những trạng thái điện tử bề mặt hoặc mặt tiếp giáp của vật liệu trở vào trong ở đó ánh sáng có thể xuyên qua và từ đó hiện tượng quang hóa có thể phát ra. Chính vì vậy phổ PL phục vụ tốt cho việc mô tả các linh kiện bán dẫn; nhận biết độ rộng vùng cấm, mức độ tạp chất, những trạng thái exitonic và chất lượng vật liệu của mẫu.
52
