アモルファスと結晶

私は今アモルファスの発光材料について勉強しています。結晶のものとくらべ、発光が弱くなることは分かったのですが、なぜなのでしょうか？結晶がしっかりとした形をしていると蛍光効率があがるのでしょうか？
教えて下さい。

No.1 回答者： chung-san3 回答日時： 2003/08/07 00:05

発光効率は上準位寿命と深く関係していますね。

何らかの方法でキャリアを上準位に持ち上げても発光過程以外で基底状態に落ちてしまえば材料は光りません。例えば半導体レーザの場合励起状態にあるキャリアがジャンクションでのリーク電流として流れ出せば発光効率は落ちます。誘電体の場合フォノン等と結合して落っこちることが問題になります。
アモルファスの場合には一般的に単結晶材料に比べて非発光過程が起こりやすく、そのために発光効率が上がらないのではないでしょうか？　半導体のジャンクションでリークが起こりやすいというのはなんとなくイメージできるのですが、誘電体の場合は難しいですね。

No.2 回答者： etl-aist 回答日時： 2003/08/07 18:02

エネルギーバンドモデルをご存知でしょうか？（伝導帯が上にあって、価電子帯が下にあり、真ん中が禁止帯のモデル）

　理想的な結晶ですと禁止帯の中には、電子が留まる場所（準位）はありません。だから、禁止帯幅分のエネルギーでの発光が観測されます。
　それに対して非結晶（アモルファス）では、禁止帯の部分に欠陥準位が多く存在するので、発光はその欠陥準位の幅に限定されます。このとき欠陥準位は、一定のエネルギーで固定されているのではなく、ランダムに散らばっています。そこで、単色での発光を観察すると少ないように感じます。
　また、蛍光効率ですが結晶は欠陥準位が少ないので電子がトラップされにくく、寿命が短くなります。そこで蛍光は期待されません。それに対して非結晶では、電子がトラップされやすく、その準位から開放されにくいので寿命は長くなります。そこで蛍光が期待されます。