Photolumineszenzspektroskopie

Die Photolumineszenzspektroskopie (PL-Spektroskopie) ist eine Analysemethode, mit der die Eigenschaften von Materialien durch die Untersuchung von Lichtemissionen untersucht werden, die nach der Absorption von Photonen (Licht) entstehen. Diese Technik wird vor allem in der Materialwissenschaft, der Halbleiterforschung, der Nanotechnologie und der optischen Physik eingesetzt.

Hier ist eine einfache Beschreibung des Prozesses:

Anregung: Ein Material wird mit Licht (in der Regel mit Laserstrahlung) angeregt. Das bedeutet, dass Photonen auf das Material treffen und Elektronen in einen höheren Energiezustand (Angeregter Zustand) versetzen. Relaxation: Nach der Anregung kehren die Elektronen von ihrem angeregten Zustand wieder in ihren Grundzustand zurück. Dieser Übergang erfolgt in mehreren Schritten, bei denen überschüssige Energie in Form von Wärme und Licht (Photonen) abgegeben wird. Lichtemission (Lumineszenz): Das emittierte Licht hat eine längere Wellenlänge als das einfallende Licht. Das bedeutet, es wird weniger Energie durch die Emission freigesetzt, als ursprünglich absorbiert wurde. Dieses emittierte Licht ist die sogenannte Photolumineszenz, und die Spektroskopie misst dieses Licht. Spektrale Analyse: Durch die Analyse der Wellenlängen des emittierten Lichts (Spektrum) kann man Rückschlüsse auf die elektronische Struktur des Materials ziehen. Zum Beispiel kann man Informationen über die Bandlücken von Halbleitermaterialien, Defekte im Material oder die Art der Wechselwirkungen zwischen Elektronen und anderen Teilchen gewinnen. In der PL-Spektroskopie wird oft die sogenannte PL-Intensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge des emittierten Lichts untersucht. Diese Messung hilft dabei, die Qualität und die Eigenschaften des Materials zu charakterisieren.