luminescense piranti display

Luminescensi umumnya digunakan untuk menggamarkan emisi radiasi dari benda padat ketika padanya diberikan sejumlah energi. Luminescensi merupakan gejala emisi rediasi gelombang elektro magnetic dari suatu benda sebagai akibat adanya proses non-termal. Luminescensi dibagi menjadi tiga tipe berdasarkan pada metode/cara bahan mendapatkan energi untuk mengeksitasi electron dari sutu  tingkat energi ketingkat energi yang lebih tinggi. Ketiga tipe itu adalah :

1.      Photokeminescensi

Pada luminescensi tipe ini eksitasi terjadi karena electron mendapatkan energi dengan menyerap/absorpsi energi berupa photon

2.      Cathodolminescensi

Eksitasi yang terjadi dalam benda padat karena pemberian energi dengan cara penembakan (bombardment) dengan berkas electron.

3.      Elektrokeminescensi

Eksitasi yang terjadi disebabkan oleh pemerian medan listrik dari luar.

Ketika energi dalam berbagai bentuk yang mungkin mengenai suatu bahan luminescensing yang menyebabkan transisi elektronik dari tingkat energi E, ke tingkat energi E₂ (E, < E₂) maka emisi yang terjadi memancarkan photo dengan panjang gelombang (l)

                                                                                 (2.1)

Dengan h : konstanta planck

             c  : Kecepatan rambat cahaya dalam vakum

bila luminescensi pada suatu bahan terjadi dengan rentang waktu sela (waktu antara proses eksitasi dengan waktu transisi) yang sama dengan waktu hidup (lifetime) electron pada tingkat energi yang lebih tinggi maka proses luminescensi ini disebut dengan flouresensi. Sedangkan untuk waktu terjadinya proses luminescensi dengan rentang waktu yang lebih lama dibading waktu hidup electron disebut dengan phosphoresensi. Pada fenomena phosphoresensi, lamanya proses luminescensi dapat terjadi karena pada bahan ini terdapat satu tingkat electron metastabil yang energi lebih kecil disbanding E₂, dan mempunyai waktu hidup electron ditingkat energi ini lebih lama. Bahan yang dapat menimbulkan fenomena phosphoresensi disebut dengan phosphor. Mekanisme dan lamanya proses luminescensi pada bahan phosphor dapat disebabkan karena pada bahan ini ditambahkan bahan ketidakmurnian (impuriti) yang disebut aktivator. Ion aktivator mempunyai muatan yang identik dengan Ion yang digantikannya dalam bahan phosphor. Sedangkan untuk muatan Ion pengganti yang berbeda dikenal dengan sebutan co-aktivator.

Pada luminascensi dibedakan menjadi dua tipe tingkat energi. Pertama tingkat energi yang merupakan tingkat energi dari Ion aktivatornya, dan tipe kedua berhubungan dengan tingkat energi kisi/sistem  yang telah berubah karena adanya ion aktovator. Tipe pertama disebut dengan tipe “karakteristik” sedangkan tipe kedua disebut dengan tipe “non-karaktertistik”. Pada tipe “karakteristik” transisi partikel bermuatan biasanya terjadi perubahan yang sangat cepat (yakni kurang dari 10⁸ s) ke-ion activator. Bahan luminescensi “non-karakteristik” yang melibatkan ion activator dan ion co-aktivator menyebabkan adanya tingkat energi akseptor dan donor pada bahan. Absorpsi energi mengakibatkan timbulnya pasangan electron lubang (hole), dengan probabilitas electron dengan energi yang lebih besar rendah disbanding sebelumnya. Emisi radiasi terjadi antara energi pada pita konduksi dengan energi pada akseptor, seprti ditunjukkan Gambar 2.1

Gambar dalam photoluminescensi dipindahkan ke dalam kristal melalui fenomena absorpsi photon. Pada bahan luminescensi karakteristik ion akivator yang secara langsung menyerap photn. Karena tingkat energi yang terlibat dalam proses absorpsi sama dengan proses emisi, maka panjang gelombang photon yang terabsorpsi dan yang ter-emisi identik. Tetapi kenyataan yang didapat tidak selalu demikian, karena adanya fenomena pergeseran stokes (stokes shift) maka panjang gelombang photon yang teremisi lebih besar disbanding panjang gelombang absorpsi seperti ditunjukkan gambar 2.3 untuk bahan thalium dalam potassium chloride (KCI : TI) pada temperatur ruang.

Tampak dalam  gambar 5.3 bahwa lebar spectral (rentang panjang gelombang) photon yang diemisikan lebih lebar disbanding lebar spectral photon yang ter-absorpsi sedangkan intensitas maksimum cahaya yang ter-emisi relative lebih kecil. Spectral phoron yang ter-emisi bergeser ke panjang gelombanga yang lebih besar dengan energi photon yang lebih kecil.