光致发光(PL)光谱03993-完整版
光伏测试方案
光伏测试解决方案
2012-3-8 14:57:00 来源：
测试目的
薄膜测试： 太阳能电池是将 光能转换为电能，所以要尽可 能设计合理的表面结构将光 尽可能的陷在电池内而不是 反射出去，而硅本身又是一种 亮灰色的材料，反光率高于 30%。为提高太阳能电池的转 换效率，在表面制作减反膜 （AR coating）以提高电池对 光的吸收。因此制备合适厚度 和折射率的减反膜可以提高 吸收效率。 非晶多晶及薄膜电池结构分 析可以在非晶／微晶硅薄膜 的质量，CIGS 薄膜中 Ga 的浓 度测试，染料敏化电池的 TiO ２纳米晶质量评价方面发挥 重要作用。例如：在非晶/微 晶硅电池的开发和生产中，可 以分析的参数包括：晶化程 度、微晶晶粒大小（与硅峰半 高宽有关） 、薄膜内应力（与 硅峰位置有关） 、非晶内 H 元 素的分析等。Raman 光谱甚至 可以用于这些参数的定量分 析。 I-V 曲线测试仪： 对电池的输 出功率进行标定，测试其输出 需要对生产出来的组件进行 电学特性测试。待补充
解决方案
椭偏仪： 1)单波长激光椭偏仪可测量硅片表面介质膜的厚 度、折射率等光学参数。2)光谱椭偏仪用于单层、多层膜及 薄膜电池研发,可实现宽光谱范围，变角度测量。3)光谱反射 式膜厚仪可测量制绒前后反射率的变化，以及薄膜电池多层 膜的测量，测量结果还包括膜厚及折射率。4)光谱范围最宽 的从深紫外到近红外光谱型椭偏仪；
拉曼光谱仪：新一代拉曼光谱仪，高性能模块化设计，根据 用户的应用， 配置不同的系统，灵活扩展，可做显微拉曼 光谱，PL（光致发光） ，时间分辨光谱，荧光寿命。可以根 据用户需要配置不同焦长光谱仪及不同激发波长。
太阳能电池 I-V 曲线室内测试系统： 用于室内测量，主要 由太阳模拟器和 MP-160 I-V 曲线测试仪组成。可选附加的 载设备后，可实现连续全自动测量。太阳能电池/组件 I-V 曲线测试系统由于其的高精度、高性能， 能够满足高端研 发需求；也由于其操作简易，能够出色完成生产线工作。
特性， 确定组件的质量等级， 循环冷却系统用于对测试样品温度控制。装配自动电池片装
四川大学 毕设 文献翻译 文献综述
太阳能材料与太阳能电池 摘要:异质结太阳能电池是由聚（3-己基噻吩）（P3HT）和特定的表面改性的TiO2纳米棒阵列制备而来的。改性是通过连接聚吡咯（PPy）到TiO2纳米棒阵列，光激发TiO2纳米棒后TiO2纳米棒阵列进行原位聚合从而实现的。通过利用光致发光发射光谱,电化学阻抗谱和强度调制光电压谱研究所制备的复合薄膜，分析结果表明,改性二氧化钛纳米棒阵列与PPy增加了电子电荷分离效率,延长了寿命。可以看出改性P3HT/PPy/二氧化钛太阳能电池显示了高于P3HT/二氧化钛太阳能电池77%的能量转换效率。这些结果证明原位光聚合是一种修改异质结太阳能电池的有效方法。 关键词：异质结太阳能电池、聚（3-己基噻吩）、TiO2纳米棒阵列、表面改性、光聚合，界面 1.引言 有机/无机混合异质结太阳能电池,采用共轭聚合物作为电子给体和无机半导体作为电子受体,由于有望成为低成本和见光稳定设备[1-10]而引起了极大的关注。大多数研究的无机半导体或以纳米晶体，或以一维纳米结构的形式存在。后者由于具备快速的电子转换能力而成为近期的关注焦点[9,11-14]。光照时,共轭聚合物如聚三一基噻吩(P3HT)产生激子(即。电子空穴对)[4]。随后随着电子注入到无机半导体的导带,电荷在聚合物和无机半导体之间的界面(如二氧化钛)分离。有相关知识可知，界面的交互作用显著影响电荷分离效率和最终的能量转换效率[5,6],众多研究已经将注意力集中在使有机/无机不兼容物体[14-21]溶解方面。包括含Ru 的染料和不含金属的有机染料在内的涂层无机半导体与染料分子已得到广泛应用,并且证明能改善异质结太阳能电池[14-18]。此外,Jiang和他的同事[19]合成了芳香酸（如1,4-萘二甲酸）和将羧酸组固定在了CdS纳米棒上。凭借共轭聚合物的亲和力,改性后的CdS纳米棒上的萘环可以加强与聚合物的交互。最近,以改性为目的的共轭结构的功能性寡聚物已经合成了，陈和他的同事[20]合成了乙胺终止3-乙基噻吩低聚物并通过乙胺组低聚物将该低聚物固定到氧化锌纳米棒上。由3HT改性的氧化锌纳米棒和P3HT[20]制备而来的太阳能电池的能量转换效率增加了35%。为了提高P3HT和二氧化钛纳米棒的界面相容性，Su和他的同事[21]利用羧酸和溴终止3HT低聚物在二氧化钛纳米管上涂层。他们的报告表明，3HT 低聚物的使用获得了比其他使用吡啶和铜酞菁染料作为修饰符的改性[21]更好的光电转换效率。在上面的方法中,逐步合成通常需要裁剪结合无机半导体的修饰符。尽管他们成功了,但也有必要寻求更简单和有效的方法。之前,我们报道过一种由光激的纳米晶体激起的原位聚合法[22-24]。特别是,聚合物在反应后立即连接到纳米晶体上。通过使用这种聚合作用,我们用聚合物接到纳米晶体上已经制备了几种复合材料,其中包括聚丙烯酸和硫化锌的合成[22],
光致发光原理
体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象，它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧 产生激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态。关于这些激发态能谱项及其性质的研究，涉及到杂质中心与点阵的相互作用，可利用晶体场理论进行分析。随着这一相互作用的加强，吸收及发射谱带都由窄变宽，温度效应也由弱变强，特别是猝灭现象变强，使一部分激发能变为点阵振动。在相互作用较强的情况下，激发态或基态都只能表示中心及点阵作为一个统一系统的状态。通常用位形坐标曲线[1]表示。电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生。但是，近年关于过热发光的研究，证明发光也可以从比较高的振动能级起始，这在分时光谱中可得到直观的图像，反映出参与跃迁的声子结构。 接近禁带宽度的激发态是比较丰富的，包括自由激子、束缚激子及施主-受主对等。当激发密度很高时,还可出现激子分子，而在间接带隙半导体内甚至观察到电子－空穴液滴。激子又可以和能量相近的光子耦合在一起,形成电磁激子(excitonic polariton)。束缚激子的发光是常见的现象，它在束缚能上的微小差异常被用来反映束缚中心的特征。在有机分子晶体中，最低的电子激发态是三重激子态，而单态激子的能量几乎是三重态激子能量的两倍。分子晶体中的分子由于近邻同类分子的存在,会出现两种效应：“红移”(约几百cm)及“达维多夫劈裂”。这两种效应对单态的影响都大于对三重态的影响。 能量更高的激发态是导带中的电子，包括热载流子所处的状态。后者是在能量较高的光学激发下。载流子被激发到高出在导带（或价带）中热平衡态的情况，通常可用电子（或空穴）温度（不同于点阵温度）描述它们的分布。实验证明，热载流子不需要和点阵充分交换能量直至达到和点阵处于热平衡的状态即可复合发光，尽管它的复合截面较后者小。热载流子也可在导带（或价带）内部向低能跃迁。这类发光可以反映能带结构及有关性质。 激发态的运动是发光中的重要过程，能量传递是它的一个重要途径。分子之间的能量传递几率很大，处于激发态的分子被看作是激子态。无机材料中的能量传递也非常重要，在技术上已得到应用。无辐射跃迁是激发态弛豫中的另一重要途径。对发光效率有决定性的影响。 应用 光致发光最普遍的应用为日光灯。它是灯管内气体放电产生的紫外线激发管壁上的发光粉而发出可见光的。其效率约为白炽灯的5倍。此外,“黑光灯”及其他单色灯的光致发光广泛地用于印刷、复制、医疗、植物生长、诱虫及装饰等技术中。上转换材料则可将红外光转换为可见光，可用于探测红外线，例如红外激光的光场等。 光致发光可以提供有关材料的结构、成分及环境原子排列的信息，是一种非破坏性的、灵敏度高的分析方法。激光的应用更使这类分析方法深入到微区、选择激发及瞬态过程的领域，使它又进一步成为重要的研究手段，应用到物理学、材料科学、化学及分子生物学等领域，逐步出现新的边缘学科。
分子发光分析法总结
第12章分子发光分析法 12.1.0发射光谱 物质通过电致激发、热致激发或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱，多余能量以光的形式发射出来：M*→M+hν 通过测量物质的发射光谱的波长和强度来进行定性和定量分析的方法叫做发射光谱分析法。分子荧光和磷光分析法属于发射光谱法。 12.1.1分子荧光和磷光分析法 1.荧光和磷光的产生 1)Jablonski能级图 2)多重度：M=2s+1（s为电子自旋量子数的代数和，其值为0或1） 单重态（S）：分子中全部轨道里的电子自旋配对，即s=0，M=1 三重态（T）：电子在跃迁过程中自旋方向改变，分子中出现两个自旋不配对的电子，即s=1，M=3 三重态能级比相应单重态能级略低。
3)去活化：处在激发态的不稳定分子返回基态的过程。 振动弛豫：分子吸收光辐射后从基态的最低振动能级跃迁到激发态的较高振动能级，然后失活到该电子能级的最低振动能级上。 内转换：相同多重度等能态间的无辐射跃迁。 外转换（猝灭）：激发分子通过与溶剂或其他溶质间的相互作用导致能量转换而使荧光或磷光强度减弱或消失。 系间跨越：不同多重度等能态间的无辐射跃迁。 荧光发射：单重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。 磷光发射：三重激发态最低振动能级至基态各振动能级的跃迁。 2.激发光谱和发射光谱及其特征 激发光谱：以激发波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。 发射光谱：以发射波长为横坐标，荧光强度为纵坐标作图。 荧光发射光谱的特点： 1)Stokes位移：在溶液中，分子荧光的发射峰相比吸收峰位移到较长的波长。 2)荧光发射光谱与激发波长的选择无关。 3)镜像规则：荧光发射光谱和激发光谱镜像对称。 12.1.2荧光量子产率和分子结构的关系 荧光量子产率（荧光效率/量子效率）：表示物质发射荧光的能力，
发光材料与显示课程教学大纲
《发光材料与显示》课程教学大纲 课程代码：090642002 课程英文名称：Luminescent Materials and Display 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：光电信息科学与工程专业 大纲编写（修订）时间：2017.10 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 《发光材料与显示》是光电信息科学与工程专业的一门专业任意选修课。本课程的目的在于介绍发光的基本理论和基本知识，掌握发光与显示这一过程中的物理原理和规律，对目前发光材料在生产生活中的应用和发展有较深入的了解。本门课在该专业培养计划中起到延伸与补充的作用。 教学目的： 通过发光材料与显示的教学，使学生了解发光的定义及分类、掌握发光基本物理过程及现象，了解发光材料制备、表征、测量、分析的基本方法，对半导体发光、分立中心发光、特殊结构物质的发光有所了解，了解发光在照明、灯源、显示、探测领域的应用。本课程在教学内容方面除基本知识、基本理论和基本方法的教学外，还要让学生了解本学科的发展前沿，以及在教学过程中逐步培养学生的创新思维和创新能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1.基本知识：了解发光的定义及分类、掌握发光基本物理过程及现象，了解发光材料制备、表征、测量、分析的基本方法等。 2.基本理论和方法： 本课程主要包括发光的定义及分类、基本物理过程及现象、半导体的发光、分立中心的发光、发光在照明和其他光源中的应用、显示技术、发光在探测中的应用、主要发光材料、发光材料的制备、发光材料的表征及测量技术、视觉与颜色、发光分析。通过教学的各个环节使学生达到各章中所提的基本要求。 3.基本技能:掌握用理论知识解决实际问题的能力等。 （三）实施说明 1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；注意培养学生提高利用标准、规范及手册等技术资料的能力。讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 2．教学手段：本课程在教学中采用板书与电子教案、多媒体教学系统等先进教学手段相结合的方式，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。 （四）对先修课的要求 本课程的教学必须在完成先修课程之后进行。本课程主要的先修课程有高等数学、基础物理学、固体物理、半导体物理、量子力学、数学物理方法、电子技术基础、物理光学、现代应用光学、量子力学、光电子学，光学检测技术，非线性光学原理与应用等。 （五）对习题课的要求 1．对重点、难点章节应安排习题课，例题的选择以培养学生消化和巩固所学知识，用以解决实际问题为目的。 2．课后作业要少而精，内容要多样化，作业题内容必须包括基本概念、基本理论及设计计
原子层二硫化钼的光致发光及动力学过程研究
原子层二硫化钼的光致发光及动力学过程研究二维纳米材料因其具有独特的力学、光学与电磁学特性,在微电子领域受到人们的广泛关注。石墨烯、二硫化钼(MoS2)、黑磷等,都是典型的二维纳米材料。 石墨烯的禁带问题限制了它在大规模集成电路中的应用。不同于石墨烯“零带隙”的电子结构,单层MoS2具有“直接带隙”的特点。 这一特点使单层MoS2具有优秀的光学和电学性质,广受人们关注。由于MoS2的光致发光、荧光寿命以及激发动力学过程等光学特性与样品的层厚、基片环境以及制备方法等密切相关,本文将利用光致发光、荧光寿命以及时间分辨测量等手段对原子层MoS2材料的光学特性开展系统深入的研究。 本论文的主要工作分为两大部分:一是,搭建用于激发动力学过程研究的单/双色泵浦-探测(pump-probe)系统和超连续谱pump-probe测量系统;二是,利用光致发光光谱和荧光寿命测量系统以及所搭建的超连续光pump-probe系统分别对采用化学气相沉积(CVD)法在硅/二氧化硅(Si/SiO2)基底上生长的单层MoS2材料的光致发光、荧光寿命以及在蓝宝石(Al2O3)基底上生长的单层MoS2材料的光致发光、时间分辨瞬态吸收特性等超快光学性质进行了测量与研究。完成的主要工作及取得的部分结果如下:1.成功搭建了单/双色pump-probe测量系统。 其中包括控制部分、光路部分和数据采集部分。整套系统通过Labview程序实现自动化运行,采用锁相放大器的方法进行信号采集以提高信噪比。 该系统已在染料敏化太阳能电池的传输过程中得以应用。2.搭建了超连续谱pump-probe测量系统。 其中包括控制部分、光路部分和超连续光产生装置。整个系统通过Labview 程序实现自动化运行,采用光谱仪对时间分辨瞬态吸收光谱进行采集。
光致发光材料荧光光谱分析
第六章 光致发光材料光致发光材料荧光荧光荧光光谱分析光谱分析 案 例： 200 300 400 500 600 700 5001000150020002500 3000 262.4 534.4 I n t e n s i t y /a .u . wavelength/nm 550 600 650 700 1000 2000300040005000 567 627.8 I n t e n s i t y /a .u . wavelength/nm 550 600 650 700 750 50010001500200025003000 3500629.8 I n t e n s i t y /a .u . wavelength/nm 8001000120014001600 20406080100 I n t e n s i t y /a .u . λ/nm 概 念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚 图6-1 CaS:Eu,Sm 激发光谱（监控波长630nm ） 图6-2 CaS:Eu,Sm 荧光光谱（监控波长630nm ） 图6-3 CaS:Eu,Sm 红外上转换发射光谱（980nm 激发） 图6-4 CaS:Eu,Sm 红外响应光谱
光致发光实验报告
光谱 光致发光光谱（Photoluminescence,简称PL)，指物质吸收光子（或电磁波）后重新 辐射出光子（或电磁波）的过程。从量子力学理论上，这一过程可以描述为物质吸收光子跃迁到较高能级的激发态后返回低能态，同时放出光子的过程。光致发光是多种形式的荧光（Fluorescence）中的一种。 光致发光光谱是一种探测材料电子结构的方法，它与材料无接触且不损坏材料。光直 接照射到材料上，被材料吸收并将多余能量传递给材料，这个过程叫做光激发。这些多余的能量可以通过发光的形式消耗掉。由于光激发而发光的过程叫做光致发光。光致发光的光谱结构和光强是测量许多重要材料的直接手段。光激发导致材料内部的电子跃迁到允许的激发态。当这些电子回到他们的热平衡态时，多余的能量可以通过发光过程和非辐射过程释放。光致发光辐射光的能量是与两个电子态间不同的能级差相联系的，这其中涉及到了激发态与平衡态之间的跃迁。激发光的数量是与辐射过程的贡献相联系的。 光致发光光谱可以应用于：带隙检测，杂质等级和缺陷检测，复合机制以及材料品质 鉴定。 PL光致发光光谱测量系统 PL光致发光光谱测量系统介绍 光致发光（photoluminescence）即PL，是用紫外、可见或红外辐射激发发光材料而产生的发光。PL荧光测量系统是用短波长激光（如325nm/442nm等）激发材料（如GaN/ZnO）产生荧光，通过对其荧光光谱的测量，分析该材料的光学特性。典型应用于LED发光材料、半导体材料的研究。 系统组成：光源系统+分光系统＋样品检测系统＋数据采集及处理系统＋软件系统＋计算机系统 ★常温系统可升级到低温系统 ■ ZLX-PL-Ⅰ型(II型)PL光致发光光谱测量系统 体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导至发光的现象，它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段，光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁，都经过激发态。而能量传递则是由于激发态的运动。紫外辐射、可见光及红外辐射均可引起光致发光。如磷光与荧 产生激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态。关于这些激发态能谱项及其性质的研究，涉及到杂质中心与点阵的相互作用，可利用晶体场理论进行分析。随着这一相互作用的加强，吸收及发射谱带都由窄变宽，温度效应也由弱变强，特别是猝灭现象变强，使一部分激发能变为点阵振动。在相互作用较强的情况下，激发态或基态都只能表示中心及点阵作为一个统一系统的状态。通常用位形坐标曲[1] 线表示。电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生。但是，近年关于过热发光的研究，证明发光也
光致发光材料荧光光谱分析解读
第六章光致发光材料荧光光致发光材料荧光光谱分析荧光光谱分析 案例： 3000 534.4 5000 627.8 Intensity/a.u. 2000150010005000 200 300 400 500 600 700 262.4 Intensity/a.u. 2500 4000300020001000 550 600 650 700 567 wavelength/nmwavelength/nm 图6-1 CaS:Eu,Sm激发光谱（监控波长630nm）图6-2 CaS:Eu,Sm荧光光谱（监控波长630nm） 100 35003000 Intensity/a.u. 629.8 806040200 Intensity/a.u. 25002000150010005000 550 600
650 700 750 8001000120014001600 λ/nm wavelength/nm 图6-4 CaS:Eu,Sm红外响应光谱 图6-3 CaS:Eu,Sm红外上转换发射光谱（980nm激发）概念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储存起来，然后慢慢地发出光来，这种发光可以持续几个小时。 紫外线和红外线虽然看不见，但我们也把他们归结为光。因此，光致发光是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。 下面介绍光致发光的主要特征和一般规律。 一. 吸收光谱 当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。 发光材料对光的吸收，和一般物质一样，都遵循以下的规律，即： I(λ)=I0(λ)e-kλx 其中I0(λ)是波长为λ的光射到物质时的强度，I(λ)是光通过厚度x后的强度，kλ是不依赖光强、但随波长变化而变化的，称为吸收系数。kλ随波长（或频率）的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。 二. 反射光谱
光致发光材料光谱分析
第六章光致发光材料光谱分析 概念： 当物质受到诸如光照、外加电场或电子束轰击等的激发后，吸收了外界能量，其电子处于激发状态，物质只要不因此而发生化学变化，当外界激发停止以后，处于激发状态的电子总要跃迁回到基态。在这个过程中，一部分多余能量通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是以光的电磁波形式发射出来，就称为发光现象。概括地说，发光就是物质内部以某种方式吸收能量以后，以热辐射以外的光辐射形式发射出多余的能量的过程。用光激发材料而产生的发光现象，称为光致发光。日常生活中常见的如日光灯和夜明像章的发光就是光致发光。一只日光灯，接通电源以后，首先使灯管中的水银蒸汽发出紫外光（这叫做气体发光），然后紫外光激发灯管管壁上的荧光粉，从而发出可见光。夜明像章之所以能在晚上闪闪发光，是因为像章上涂了一层所谓长余辉的发光材料。当日光或灯光中的短波光照射这种像章的时候，像章上的长余辉发光材料吸收了激发光的能量并储存起来，然后慢慢地发出光来，这种发光可以持续几个小时。 紫外线和红外线虽然看不见，但我们也把他们归结为光。因此，光致发光是指激发波长落在从紫外到近红外这个范围内的发光。 下面介绍光致发光的主要特征和一般规律。 一. 吸收光谱 当光照射到发光材料上时，一部分被反射、散射，一部分透射，剩下的被吸收。只有被吸收的这部分光才对发光起作用。但是也不是所有被吸收的光的各个波长都能起激发作用。研究哪些波长被吸收，吸收多少，显然是重要的。 发光材料对光的吸收，和一般物质一样，都遵循以下的规律，即：I(λ)=I0(λ)e-kλx 其中I0(λ)是波长为λ的光射到物质时的强度，I(λ)是光通过厚度x后的强度，k λ是不依赖光强、但随波长变化而变化的，称为吸收系数。k λ 随波长（或频率） 的变化，叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱，首先决定于基质，而激活剂和其他杂质也起一定的作用，它们可以产生吸收带或吸收线。 二.反射光谱 如果材料是一块单晶，经过适当的加工（如切割、抛光等），利用分光光度计并考虑到反射的损失，就可以测得吸收光谱。但是多数实用得发光材料都是粉末状，是由微小的晶粒组成的。这对精确测量吸收光谱造成很大的困难。在得不
光致发光(PL)专题实验报告
光致发光（PL）专题实验 实验一、荧光谱仪的结构及基本操作 荧光光谱仪一般由光源、激发光源、发射光源、样品池、检测器、显示装置等构成。其结构示意图如图所示。 实验所用仪器为英国Fluorosecence 9000系列仪器，光源为150W氙灯，仪器的工作波长 范围为200nm－900nm，系统具有自检功能，可以记录发射光谱、激发光谱、动态实时光谱等， 具有定量分析测量功能和谱图处理功能。 思考题： 解释激发光谱和发射光谱，并说明激发光谱和发射光谱有什么关系？ 答：激发光谱(excitation spectrum )——就是反映物质受到激发以后的情况，反映出该物 质对于外来激发光的响应，反映其自身辐射波长随激发波长的变化关系；发射光谱(emission spectrum)——在某一波长光激发下处于高能级的原子或分子在向较低能级跃迁时产生辐 射，将多余的能量发射出去形成的光谱。 关系：1)波长比较 与激发(或吸收)波长相比，荧光发射波长更长，即产生所谓Stokes 位移。(振动弛豫 失活所致) 2)形状比较 荧光光谱形状与激发波长无关。尽管分子受激后可到达不同能层的激发态，但由于 去活化(内转换和振动弛豫)到第一电子激发态的速率或几率很大，好像是分子受激只到达第 一激发态一样。 3)镜像对称：通常荧光光谱与吸收光谱呈镜像对称关系。
实验二、维生素B2溶液的荧光光谱 一、实验准备 取两粒2VB 研磨至均匀粉末，再用200ml 去离子水溶解至均匀。 二、实验步骤： 1）换好液体样品支架； 2）开启电脑、仪器； 3）打开软件进行初始化； 4)严格参照仪器操作规程进行各参数设置（为确保仪器安全，信号强度<6 10)； 5)将准备好的液体溶液倒入比色皿（约3 2 31~）放入样品架，完成下面实验内容 三、实验内容： ①本实验中由实验老师提供2VB 溶液，用365nm 光激发，记录从200-700nm 的发射光谱，找出荧光光谱中最大峰值对应的max EM λ。 ②检测max EM λ，记录对应激发光谱。 ③从激发光谱上找出不同的几个激发波长EM λ，记录在这几个波长激发下的发射光谱，并对比分析得到的发射光谱有什么区别。 四、数据处理 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 010000 20000 30000 40000 50000 60000 524 I n t e n s i t y (a .u ) Wavelength(nm) Y Fig.1 Emission spectra under exitation at 365nm
第十二章 光催化性能评价
第十二章光催化性能评价研究方法 本章重点介绍在光催化机理、降解产物分析和性能评价研究中所涉及到的各种表征方法。光催化机理是物理化学研究所关注的领域，在本章中重点介绍了各种光电化学测量手段在光催化机理研究中的应用，除此外也介绍了光生载流子寿命以及活性物种的研究方法；对于光催化降解产物的研究一直是环境化学所关注的重要问题，在这里介绍了不同分析方法（色谱、质谱、色质联用等）在中间产物分析中的应用；光催化材料性能的表征是评价光催化材料及其制备工艺优劣的关键，不仅在理论研究中获得广泛的关注，而且随着光催化技术的迅速发展和广泛的工业化应用，光催化性能标准测试方法的建立是实现不同光催化材料和光催化材料制备工艺评价的基础。 12.1 光催化机理研究 光催化污染物的降解是一个复杂的物理化学过程，涉及到光能吸收、光生电荷分离和界面反应等环节，只有当光激发载流子（电子和空穴）被俘获并与电子给体/受体发生作用才是有效的。在研究光生电荷产生、迁移及复合相关的机理时，需要多种测试手段的相互辅助。这些检测技术如果按照检测参数可以分为：（1）光生电荷产生：吸收光谱法；（2）电荷密度与传输过程特性：电子自旋共振（ESR）、光谱电化学法、电化学I-V法、阻抗谱、表面光伏/光电流技术；（3）寿命与复合，产生辐射、声子或者能量传递给其它载流子：载流子辐射度测量、荧光光谱技术、光声/光热测量、表面能谱技术等等。对于光催化机理的研究是深入认识光催化材料性能及光催化过程的基础，但由于所涉及到的技术手段较多，不同技术涉及到的机理及表征方法各不相同，故在本章中仅介绍文献中常用的技术方法。 12.1.1 紫外－可见漫反射光谱法 在光催化研究中，半导体光催化材料高效宽谱的光吸收性能是保证光催化活性的一个必要而非充分的条件，因此对于光催化材料吸收光谱的表征是必不可少的。半导体的能带结构一般由低能价带和高能导带构成，价带和导带之间存在禁带。当半导体颗粒吸收足够的光子能量，价带电子被激发越过禁带进入空的导带，而在价带中留下一个空穴，形成电子－空穴对。这种由于电子在带间的跃迁所形成的吸收过程称为半导体的本征吸收。要发生本征吸收，光子能量必须等于或大