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光致发光光谱研究（一）
碳纳米管直径处于纳米量级，为了解其内部结构，研究其光学
性质，就必须要借助一些工具。在大致掌握了依据拉曼光谱的强度、
数目和位移来研究碳纳米管结构的相关知识后，我们小组成员就光致
发光光谱的原理等进行了共同学习。
我们了解到用单色光激发样品价带电子或低能级上的电子并产
生空穴，这种激发态的弛豫过程可以是辐射跃迁、产生俄歇电子或产
生多个声子即发生非辐射跃迁。光是一种电磁辐射，发光就是物体内
部将某种方式吸收的能量转化为光辐射的过程，是被激发了的粒子或
由这些粒子组成的系统所产生的本身固有的非平衡辐射。当发光又分
为分立发光和复合发光，前者发生在孤立的原子尺度的发光中心内，
后者发生在可以运动的载流子即导带中的电子和价带中的空穴之间，
载流子和导带附近的施主能级或价带附近的受主能级之间。非平衡载
流子通过各种辐射复合或无辐射复合向低能态跃迁，导致产生各种能
量的光子即光致发光。
光致发光光谱描述了光致发光强度随光子能量的分布。光致发光
光谱各个谱线结构的能量位置、谱形、相对强度以及它们随温度、压
强、激发强度等变化特性，反映了光致发光跃迁的内在机制，给出了
各种材料的各种光学特性。而且利用光致发光光谱可直接测量半导体
材料的带隙。因为光激发导致的电子激发态是一种非平衡态，其电子
可直接通过辐射复合回到基态，也可以弛豫到导带或价带中能量较低
的状态附近，然后再经辐射复合过程回到基态，即激发态的辐射复合
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寿命远大于发射声子等过程的弛豫时间，因此可用光致发光法直接测
量碳纳米管的带隙。