귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 75. PL 분광분석

75. PL 분광분석

광자(光子, photon) - 물질은 파동성과 입자성 두 가지 성질을 지니고 있다. 파 동의 성질로 본다면 빛은 전자기파에 해당하며, 입자의 성질로 볼 때 광자에 해 당한다. 포논(phonon) - 일정한 격자구조를 가지는 물질에 충격을 주면 그 충격이 격 자를 따라서 전달해 간다. 이렇게 전달되어지는 격자의 진동은 파장으로서의 특 징을 가지는데 이것을 입자화된 개념으로 본 것을 포논이라 한다. 밴드 갭(band gap) - 반도체, 절연체의 밴드 구조에서 전자에 점유된 가장 높 은 에너지와 가장 낮은 에너지 사이의 준위나 그 에너지 차이를 말한다.

시편에 광자(光子, photon) 에너지를 가하면 가전자대에 있던 전자가 광자 에너지를
흡수하고 여기(勵起)되어 전도대로 올라가며 전자와 포논(phonon)이 결합하고, 극히 짧
은 시간 후 전자와 포논이 재결합하며 발광 에너지가 빛의 형태로 방출된다.
이러한 일련의 과정을 PL(photoluminescence) 특성이라고 하며 반도체의 밴드 갭
(band gap) 에너지와 결함(defect) 준위를 비교적 정확히 알 수 있다. PL 스펙트럼은 물
질의 성질에 대한 정보를 얻어내는데 중요한 역할을 하며, 물질의 구조나 불순물의 전
자 상태를 알기위해 사용되어지고 있다.

PL 분광 분석 장비

PL은 레이저(laser)와 같은 단색광의 양자 에너지를 이용한 발광의 한 종류이기 때문
에 PL 측정을 위한 광원으로 레이저를 사용한다. PL 측정을 위한 레이저는 측정하고자
하는 시편과 알고자하는 특정 영역의 파장에 따라 다양하게 사용될 수 있다.
PL은 반도체 및 관련 물리학에서 불순물 및 결정성의 특성을 연구하기 위한 광(光)
분석법으로 주로 사용되어 왔으며, 최근에는 고온고압 공정으로 색 변화된 다이아몬드를
감별하기 위한 고도의 정밀한 기술을 요하는 분석 방법으로 효과적으로 사용되고 있다.

이외에도 합성 다이아몬드와의 감별 및 천연 또는 합성 다이아몬드에 방사선 조사를
하거나 열처리하여 색을 인위적으로 변화시킨 다이아몬드를 천연색의 다이아몬드로 부
터 구별해 내는데 사용한다.