Излучательное время - жизнь
Cтраница 4
Долгоживущую люминесценцию, испускаемую при излучательном переходе из триплетного состояния в основное, мы будем называть фосфоресценцией в отличие от флуоресценции - перехода из самого нижнего возбужденного синглетного состояния в основное. Обладая исключительно большим излучательным временем жизни, три-плетные молекулы могут легко терять свою энергию в различных безызлучательных процессах. В жидких растворах, например, они очень восприимчивы к столкновениям с окружающими молекулами. Молекулы в триплетном состоянии особенно эффективно дезактивируются растворенными молекулами с неспаренными электронами, например молекулами кислорода, и такие вещества могут оказывать заметное действие даже при чрезвычайно низких концентрациях. [46]
 |
Фосфоресценция ( справа и замедленная флуоресценция ( слева фенантрена в этаноле. [47] |
Если известно время жизни триплета при 77 К, то из уравнения ( 103) можно рассчитать степень тушения при комнатной температуре. Так, излучательное время жизни триплета эозина сравнительно мало ( - 100 мс), а наблюдаемое время жизни при 77 К около 10 мс, и, следовательно, его фосфоресценция потушена при этих условиях примерно в 10 раз. [48]
Для установления природы первичного процесса возбуждения может быть использована интенсивность полосы поглощения. Если необходимо оценить излучательное время жизни по площади полосы поглощения, лучше иметь малоразрешенный спектр, так как в этом случае облегчаются процессы вычерчивания и интегрирования. Эти факты свидетельствуют о запрещенное электронных переходов. [49]
Когда одна частица связана гораздо сильнее другой, Rd представляет собой половину эффективного боровского радиуса слабо связанного состояния. Согласно этой формуле, излучательное время жизни больше для донорно-акцепторных пар с - большим растоянием между атомами. [50]
Согласно уравнению (7.14), электроны в образце GaAs, содержащем 1018 см 3 мелких акцепторов, при рекомбинации с дырками, связанными на акцепторах, будут иметь излучательное время жизни около 2 не. Это время сравнимо с излучательным временем жизни при переходе зона-зона. Таким образом, мы ожидаем, что при низких температурах ( когда в С д) в спектре ФЛ p - GaAs будет доминировать электрон-акцепторная рекомбинация. При более высоких температурах, по мере того, как все больше дырок возбуждается в валентную зону, будут наблюдаться и пик излучения зона-акцептор, и пик зона-зона. [51]
Колебательно-поступательная релаксация протекает со скоростью значительно меньшей, чем вращательно-поступательная, и, кроме того, скорости релаксации НС1 и О2 различаются между собой довольно сильно. Для кислорода излучательные переходы запрещены, а излучательное время жизни НС1 лежит в диапазоне 10 - 2 - 10 - 4 с. Однако колебательно-колебательный обмен энергией весьма существен и может сильно изменить характер распределения, так как скорость этого обмена много выше скорости колебательно-поступательного обмена. [52]
Потеря колебательной энергии также происходит при столкновениях. В отсутствие возмущений от близлежащих электронных уровней излучательное время жизни двухатомной молекулы слабо зависит от ее колебательной энергии. Процесс передачи колебательной энергии довольно сложен и сильно зависит от свойств сталкивающихся молекул. [53]
В таких полупроводниках, как Ge, Si, вероятность передачи решетке или электрону большой энергии § g очень мала. Поэтому соответствующие безызлучательные времена жизни, так же как и излучательное время жизни тг, очень велики и основную роль играет рекомбинация через примесные центры, когда электрон отдает свою энергию решетке не сразу, а по частям. При сравнительно малой концентрации центров рекомбинации - около 1012 см2 или даже ниже - рекомбинация через примеси оказывается значительно более вероятной, чем прямая рекомбинация зона - зона, и лишь при очень больших концентрациях избыточных носителей существенную роль играет прямая рекомбинация. [54]
Хуже обстоит дело с фосфоресцирующими ароматическими веществами. Как было показано, разность заполнения соответствующих генерирующих уровней пропорциональна собственному излучательному времени жизни, а оно на несколько порядков больше у фосфоресцирующих веществ по сравнению с флуоресцирующими. Это приводит к тому, что, например, для бензофено-на - четырехуровневого фосфоресцирующего соединения - при допущении триплет-триплетного поглощения пороговая инверсная населенность оценивается в 3 - 1020 см-3. Совершенно ясно, что в настоящее время подобные системы бесперспективны для использования в качестве лазерных материалов. [55]
В действительности вследствие спин-орбитального взаимодействия такие переходы имеют место, хотя они и гораздо менее вероятны, чем синглет-синглетные или триплет-триплетные переходы. Низкая вероятность перехода означает, что полоса поглощения слаба, а излучательное время жизни обратного перехода велико. Для разных переходов времена жизни имеют разный порядок. [56]
Проверим справедливость этого утверждения для ко-роткоживущих возбужденных состояний атомных частиц. Подсчитаем вероятность высвечивания резонансно возбужденных атомов натрия и калия, обладающих малым излучательным временем жизни. [57]
Страницы: 1 2 3 4