光激發光 - 科學Online
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製作彩色電視螢幕時,不同顏色的擇定即是按照此一原理。
光激發光最常見的例子是日光燈。
通常,日光燈管內含有混合氣體,汞蒸氣及氬氣,管內壁則塗 ...
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光激發光(photoluminescence)
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞研究生/國立彰化師範大學洪連輝教授責任編輯
半導體發射光最簡單的例子,就是電子電洞對的直接激發與復合。
如果復合的電子直接由傳導帶落至共價帶,中間未經過任何缺陷能階,則發光的波長會對應至能隙寬度的能量。
達到穩定狀態時,電子電洞對的激發速率等於復合速率,半導體每吸收一個光子就會放出一個光子。
直接復合的過程很快,電子電洞對的平均存活期通常在10-8秒,光子發射也隨之終止。
這麼快的發光機制通常稱為螢光。
某些材料在激發源關掉後,光子的發射還會持續至數秒或甚至數分鐘。
這種緩慢的過程稱作磷光,而這些材料稱為磷質材料。
圖所示即為一種緩慢的放光過程。
在材料的能隙內有缺陷能階的存在,此缺陷能階可能為雜質原子所形成,此一能階容易自傳導帶捕捉電子。
由圖可知,(a)入射光子(hv1>Eg)被吸收,產生電子電洞對;(b)激發電子釋出部分能量給晶格原子後填入傳導帶底部附近的能階內;(c)電子被雜質能階 Et捕捉並停留於其內;(d)Et上的電子可以由周圍環境吸收熱能,重新被激發到傳導帶上;(e)直接復合發生,電子填入共價帶的空能階內,放出對應於能隙的光hv2。
在上述過程中,如果電子自 Et熱激發到Ec的概率很小,則激發和複合間的時間延遲會較長。
如果電子在復合之前,被 Et重複捕捉數次,則延遲時間更長。
此一現象之發生是由於電子被捕捉的機率大於復合的機率所致。
在這種材料內,當激發源去除之後,磷光仍會持續的發射相當長的時間。
磷質材料如硫化鋅發光的顏色,主要由存在的雜質原子來決定。
製作彩色電視螢幕時,不同顏色的擇定即是按照此一原理。
光激發光最常見的例子是日光燈。
通常,日光燈管內含有混合氣體,汞蒸氣及氬氣,管內壁則塗有螢光劑。
當燈管內的電極之間引發放電現象時,被激發的氣體分子會放出光子,絕大部分在可見光和紫外光頻譜範圍內。
這些光被塗佈的螢光劑吸收,再放出可見光。
日光燈的效率比白熾燈泡高出許多,同時也可藉由螢光材料的選擇對發光波長做適當的調整。
參考資料
半導體元件 東華書局BenG.Streetman SanjayBanerjee 2001
Tags:光激發光,半導體
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