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CAS GÉNÉRAL

Qu'est-ce que la photoluminescence ?

Émission par la matière d'un rayonnement électromagnétique dont l'intensité, pour certaines longueurs d'onde, est plus forte que celle du rayonnement thermique de cette matière à la même température.

C'est une émission de lumière (de photons): luminescence pour une source « froide » ou incandescence pour une source « chaude », qui provient d'interactions entre particules chargées.

Cette émission est souvent due à des transitions électroniques dans la matière (atomes, molécules ou cristaux). L'émission de cette lumière provient en premier lieu d'un apport d'énergie qui peut prendre différentes formes.

Il existe plusieurs types de luminescence (électroluminescence, thermoluminescence,radioluminescence) mais ici nous allons nous intéresser à la photoluminescence [9], [10].

Cette méthode est facile à mettre en place car elle nécessite uniquement l'utilisation d'un laser et d'un crysostat. De plus, elle permet de ne pas détériorer la surface de l'échantillon comme pourrait le faire l'électroluminescence.

Figure 11: Principe d'absorption et d'émission spontanée.

Considérons un matériau semiconducteur. On excite les électrons présents dans la bande de valence en leur apportant de l'énergie, dans notre cas avec un photon de longueur d'onde λ d'énergie supérieur à E_g (= gap d'énergie qui sépare la bande de valence de la bande de conduction). ​

Les électrons passent donc dans un niveau d'énergie supérieur, ils sont dits «excités». Cet état n'est pas stable et par conséquent on tend à revenir vers un état d'équilibre, dit « fondamental ». Ce retour à l'équilibre se fait par l'émission d'un photon de longueur d'onde λ et la recombinaison de l'électron avec la bande de valence. (Cf figure 11).

Expérience de photoluminescence

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