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光致发光光谱用于探测材料的电子结构，是一种非接触、无损伤的测试方法。从原理上讲，光照射到样品上，被样品吸收，产生光激发过程。光激发导致材料跃迁到较高的电子态，然后在驰豫过程后释放能量，（光子）回到较低的能级。该过程中的光辐射或者发光就称为光致发光，即PL。光致发光是分子受光子激发后发生的一种去激发过程。在吸收紫外和可见电磁辐射的过程中，分子受激跃迁到激发电子态。多数分子将通过与其他分子的碰撞，以热的形式散发掉多余的这部分能量；部分分子则以光的形式释放出这部分能量，放射出光的波长不同于所吸收辐射的波长。后一种过程称为光致发光。从本质上讲，光致发光是一种涉及光子的激发－去激发过程。下面将对此过程作一描述。在线实时荧光，让化学反应动力学可视化。江苏PeroTrack原位光谱检测网站

原位环境集成：原位旋涂：将一个小型、非接触的光纤探头固定在旋涂仪正上方，透过观察窗，对准旋转中的基片中心。实时采集光谱，观看从液态到固态的毫秒级转变。原位热退火：将样品台替换为可控温热台，探头对准样品。可设置温度曲线，同步监测PL演变。原位工作器件测量：将完整的光伏器件封装好并连接源表，从透明电极一侧进行PL激发和收集。在施加不同偏压（V）下测量PL，尤其是测量发光峰处的强度，可以提取准费米能级分裂（QFLS），这是评估器件开路电压损失的方法。这需要将PL强度校正为光子数，需要用到积分球和已知发光效率的标准样品进行校准。气氛控制：所有上述部件可集成在手套箱内，或样品处于密闭的、可通入氮气/氧气的环境室中，以隔绝水氧。上海旋涂过程PL监控原位光谱检测设备秒级实时原位荧光光谱，动态过程尽在掌握。

直接带隙半导体：它的导带底和价带顶在动量空间同一位置，电子跃迁发光无需声子参与，效率极高。这意味着PL信号强，容易探测。缺陷容忍性：钙钛矿的化学键和能带结构特殊，常见的点缺陷（如空位）往往形成的是浅能级缺陷或停留在能带之内，而不会在禁带中心形成的“非辐射复合中心”。这使得钙钛矿即使在制备不完美时，也能发出相当强的光，PL对其缺陷变化反而异常敏感。发光可调谐：通过简单地混合卤素（Cl, Br, I），带隙和PL峰位可从紫外连续调到近红外（~400-800nm），这为多波段应用和组分动力学研究提供了巨大便利。发光来自自由载流子复合：与有机半导体（激子发光为主）不同，在室温工作的典型钙钛矿（如MAPbI₃），其激子结合能很小（<20 meV），光生载流子主要以自由电子和空穴形式存在，其发光过程接近电子-空穴的双分子辐射复合。这使得PL强度与载流子浓度平方成正比，对载流子浓度和移动非常敏感。

相关科研案例：

原位PL与吸光光谱联用研究单位：上海科技大学 陈刚课题组发表期刊/时间：Nano Letters, 2023年主要技术与装置：采用原位实时观测技术，结合了光致发光光谱和吸收光谱，揭示了钙钛矿纳米晶体的生长机制。研究成果：实现了对全无机铯铅卤化物钙钛矿量子点合成过程的实时观测，并深入揭示了其生长机理，为理解量子点形成提供了新见解。

原位显微PL光谱研究单位：不列颠哥伦比亚大学（UBC）等发表期刊/时间：Nature Materials, 2026年主要技术与装置：开发了基于干涉散射显微镜（iSCAT）和光致发光（PL）显微镜的快速原位表征方法。研究成果：实现了在几分钟内，对数千个单个CsPbBr₃钙钛矿纳米立方体的尺寸、发射波长和量子产率进行原位关联测定，极大提升了表征通量。 使用PeroTrack，可视化您的钙钛矿结晶动力学。

原位稳态PL：实时记录PL光谱。我们从中提取：峰位移动：可以实时追踪结晶过程中的带隙演变，比如碘铅甲脒体系中，从非钙钛矿相的黄相（δ-FAPbI₃，峰位~800nm外）到光活性黑相（α-FAPbI₃，峰位~820nm）的相变，可被峰位突变精细捕获。还能探测卤素偏析过程。强度上升与下降：强度急剧上升对应成核爆发、晶体生长；强度达到平台对应结晶完成。若之后强度下降，则对应材料在持续退火中发生降解或增加缺陷。半峰宽窄化：FWHM从宽变窄的过程，直接反映了材料从能量无序度高的无定形/中间相，向有序晶体过渡的过程。这是判断结晶质量的重要指标。InView-PL微观PL成像，可视化隐藏的不均匀与缺陷。辽宁钙钛矿量子点合成监控原位光谱检测

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光致发光方法分析应用1.组分测定例如，GaAs1-xPx是由直接带隙的GaAs和间接带隙的GaP组成的混晶，它的带隙随x值而变化。发光的峰值波长取决于禁带宽度，禁带宽度和x值有关因此，从发光峰峰值波长可以测定组分百分比x值。2.杂质识别根据特征发光谱线的位置，可以识别GaAs和GaP中的微量杂质。3.硅中浅杂质的浓度测定4.辐射效率的比较半导体发光和激光器件要求材料具有良好的发光性能，发光测量正是直接反映了材料的发光特性。通过光致发光光谱的测定不*可以求得各个发光带的强度，而且也可以到积分的辐射强度。在相同的测量条件下，不同的样品间可以求得相对的辐射效率。5.GaAs材料补偿度的测定补偿度NA/ND(ND，NA分别为施主、受主杂质浓度)是表征材料纯度的重要特征参数。6.少数载流子寿命的测定7.均匀性的研究测量方法是用一个激光微探针扫描样品，根据样品的某一个特征发光带的强度变化，直接显示样品的不均匀图像。8.位错等缺陷的研究。江苏PeroTrack原位光谱检测网站