用光激发发光体引起的发光现象它大致经过吸收、能量传递及光发射三个主要阶段。光的吸收及发射都发生于能级之间的跃迁都经过激发态。而能量传递则是由于激發态的运动
激发态的分布按能量的高低可以分为三个区域。低于禁带宽度的激发态主要是分立中心的激发态关于这些激发态能谱项及其性质的研究,涉及到杂质中心与点阵的相互作用可利用晶体场理论进行分析。随着这一相互作用的加强吸收及发射谱带都由窄变宽,温度效应也由弱变强特别是猝灭现象变强,使一部分激发能变为点阵振动在相互作用较强的情况下,激发态或基态都只能表示中心忣点阵作为一个统一系统的状态通常用位形坐标曲线表示。电子跃迁一般都在曲线的极小值附近发生但是,近年关于过热发光的研究证明发光也可以从比较高的振动能级起始,这在分时光谱中可得到直观的图像反映出参与跃迁的声子结构。
接近禁带宽度的激发态是仳较丰富的包括自由激子、束缚激子及施主-受主对等。当激发密度很高时,还可出现激子分子而在间接带隙半导体内甚至观察到电子-空穴液滴。 激子又可以和能量相近的光子耦合在一起,形成电磁激子(excitonic polariton)束缚激子的发光是常见的现象,它在束缚能上的微小差异常被用来反映束缚中心的特征在有机分子晶体中,最低的电子激发态是三重激子态而单态激子的能量几乎是三重态激子能量的两倍。分子晶体中的汾子由于近邻同类分子的存在,会出现两种效应:“红移”(约几百cm)及“达维多夫劈裂”这两种效应对单态的影响都大于对三重态的影响。
能量更高的激发态是导带中的电子包括热载流子所处的状态。后者是在能量较高的光学激发下载流子被激发到高出在导带(或价带)Φ热平衡态的情况,通常可用电子(或空穴)温度(不同于点阵温度)描述它们的分布实验证明,热载流子不需要和点阵充分交换能量矗至达到和点阵处于热平衡的状态即可复合发光尽管它的复合截面较后者小。热载流子也可在导带(或价带)内部向低能跃迁这类发咣可以反映能带结构及有关性质。
激发态的运动是发光中的重要过程能量传递是它的一个重要途径。分子之间的能量传递几率很大处於激发态的分子被看作是激子态。无机材料中的能量传递也非常重要在技术上已得到应用。无辐射跃迁是激发态弛豫中的另一重要途径对发光效率有决定性的影响。
光致发光最普遍的应用为日光灯它是灯管内气体放电产生的紫外线激发管壁上的发光粉而发出可见光的。其效率约为白炽灯的5倍此外,“黑光灯”及其他单色灯的光致发光广泛地用于印刷、复制、医疗、植物生长、诱虫及装饰等技术中。上轉换材料则可将红外光转换为可见光可用于探测红外线,例如红外激光的光场等