Luminescence et luminophores

Luminescence et luminophores

La luminescence

On appelle luminescence toute émission lumineuse qui n’est pas purement thennique [CUR60] et résultant de la relaxation d’états excités~ __ Avant d’aller plus avant dans l’exposé de la luminescence, il convient d’effectuer quelques rappels concernant la répartition des niveaux d’énergie dans les solides. Dans un atome isolé, les niveaux d’énergie des électrons sont parfaitement quantifiés et régis par le principe de Pauli [KIT83, DAR86].

Dans les solides, ces niveaux d’énergie sont regroupés en bande. La bande de plus haute énergie totalement remplie est appelée la bande de valence (B.V.), celle d’énergie pennise, immédiatement supérieure, la bande de conduction (B.C.). Dans certains cas, entre les deux se situe une bande d’énergies interdites, appelée par extension bande interdite (B.I.), le « gap » étant la largeur de la bande interdite.

En fonction de la position relative de ces bandes et de leur taux d’occupation, les matériaux sont classés dans la catégorie des conducteurs, des isolants ou des semi-conducteurs. Ainsi, les matériaux conducteurs auront leur bande de conduction partiellement remplie, bande de valence et bande de conduction pouvant se chevaucher, pennettant la libre circulation des électrons dans un champ électrique (figure LI.a). Au contraire, les matériaux isolants et semi-conducteurs auront, à 0 K, leur bande de conduction totalement vide, interdisant tout déplacement d’électron.

La distinction entre isolant et semi-conducteur s’effectue au niveau de la largeur de la bande interdite. Si celle-ci n’est pas trop grande «3-4 eV) alors un apport d’énergie raisonnable pourra pennettre la promotion d’un électron de la bande de valence à la bande de conduction, le matériau devenant alors conducteur. Ces matériaux sont appelés semi-conducteurs (figure LI.b). Les autres, ayant une bande interdite trop large, sont des isolants (figure LI.c).

LIRE AUSSI :  A No-Frills Introduction to Lua 5.1 VM Instructions

La fluorescence

Sous le terme de fluorescence sont regroupées toutes les émissions observées dans un laps de temps très court suivant l’irradiation ou encore pendant l’irradiation même. On adopte communément, pour fixer les idées, t = 1O-8s comme durée de vie de l’état excité [CUR60]. Les porteurs de charge (électrons ou trous d’électron), une fois excités (e), retrouvent quasi instantanément leur état fondamental (f). Le retard à l’émission est alors dû au temps passé par le porteur de charge dans l’état excité. Le phénomène de fluorescence peut être ~chématisé à l’aide de la figure suivante:  figure L2 : Principe de la fluorescence.

La fluorescence est quasiment indépendante de la température. En fonction de la nature des centres luminescents, on distingue encore deux grands mécanismes types. • Si les centres luminescents sont ionisés (figure 1.3), on aura création de paires électron/trou, avec passage des électrons dans la bande de conduction et/ou des trous dans la bande de valence. On observera une émission lors de la recombinaison des électrons avec les trous.  

La phosphorescence

Lorsque l’émission est différée (t> 1O-8 s), on parle de phosphorescence. Les porteurs de charge passent alors par un état métastable (m) (figure I5), qu’ils peuvent quitter en absorbant l’énergie nécessaire pour remonter sur un niveau excité, à partir duquel la recombinaison est permise. La probabilité de transition directe vers le niveau fondamental depuis un niveau métastable est en effet très faible [IAC95]. [Ex. : transition d’un électron, d’un piège à électron vers la bande de valence (respectivement d’un trou, d’un piège à trou vers la bande de conduction)]. 

Formation et coursTélécharger le document complet

Télécharger aussi :

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *