Photoluminescence

La photoluminescence (PL) est une technique de spectroscopie permettant la caractérisation des propriétés optiques du matériau étudié. Dans le cas d'un semi-conducteur, on excite les électrons de la bande de valence à l'aide d'un laser avec une énergie supérieure à celle du gap et passent donc de la bande de valence à la bande de conduction. Les paires électrons-trous ainsi crées se recombinent avec émission de photons. La mesure de cette énergie indique la nature de la recombinaison. La configuration expérimentale de la PL (cf. figure 1) nous permet de collecter les photons émis et de tracer le spectre d'émission du matériau. L'étude de ce spectre nous fournira des informations sur ses différentes propriétés telles que son gap, sa composition ainsi que la présence d'éventuel défauts à sa surface

Figure 1 : Emission de photon lors de la photoluminescence.

Principe de fonctionnement

Le substrat est placé dans un cryostat sous ultra vide et à basse température.Le laser(source d'excitation) envoie un faisceau lumineux focalisé sur l'échantillon à l'aide d'une lentille. Après désexcitation, le matériau émet des photons qu'on fait diffracter vers un monochromateur qui sélectionne longueur d'onde par longueur d'onde et qui renvoit le faisceau vers un détecteur qui le transforme en signal électrique. Ainsi on trace le spectre d'émission de l'échantillon
L'échantillon émet à l'énergie du gap du matériau utilisé, dans le cas de présence d’impuretés à la surface ceci sera visible au niveau du spectre car il y aura une émission à une énergie différente.