PL 기기의 이론과 정의 그리고 응용법

Photoluminescence랿�?

원자·분자·고분자 및 결정체에 외부 에너지를 가하여 줌으로써 그 물질 내의 고유한 전자 상태간의 전이에 의해 흡수된 에너지를 빛 형태로 방출하면서 원래의 평형상태로 되돌아가려는 일련의 물리적 현상을 이용하여 그 시편의 내부상태 (즉, band gap 에너지, 불순물의 종류, 결정상태 등)등을 알 수 있는 장비

Photoluminescence 원리
시료에 가시광선 또는 자외선 영역의 레이저를 주사시켜 계의 낮은 에너지 상태에 있는 전자를 계의 높은 에너지 상태로 여기시키고, 이후 여기된 전자가 de-excitation 또는 재조합 하는 과정에서 계에 분포되어 있는 에너지 준위의 특정적인 빛이 방출(발광)되며, 이를 측정하여 얻은 스펙트럼을 분석함으로써 시료를 분석하는 기법이다.


A : lattice 흡수 ; L : 루미네센스의 중심
 T : 전자 trap ; F : 최외각 띠 혹은 채워진 띠 ; C : 전도 띠
반도체 박막 시료에 laser beam을 주사시키면 가전자대의 전자가 전도대로 여기된
다. 여기된 전도대의 전자들은 일반적으로 높은 에너지 준위에 있다가 곧 진동 이
완에 의해 전도대 각으로 내려오게 된다. 이중 다수의 전자는 다시 valence band
로 떨어지며 electron-hole 재결합(recombination)을 형성한다.

루미네센스 특징과 성질

루미네센스에 대한 조건
고체에서 루미네센스의 발생은 다양한 발광물질에 있어서 방출위치의 성질에 대한 의문을 야기 시키며 열적인 감소왿� 광화학적 변화왿� 같은 다양한 방법에 있어서 흠수된 에너지의 손실보다는 루미네센스 방출 조건의 의문을 야기시킨다. Peierls에 의해 제안된 중요한 질적인 조건은 방출에 필요한 전자전이가 결정 lattice왿�의 상호작용으로 부터 주위의 원자 배열에 의해서 잘 보호된다는 것이다. 그러나 몇몇의 발광물질에 대한 중심이 잘 정의되지 않고 보호조건들이 잘 보이지 않는다. 다른 경우에 중심들은 명확히 지적되어질 수 있다.