La excitación por fotoluminiscencia (abreviada como PLE ) es un tipo específico de fotoluminiscencia y se refiere a la interacción entre la radiación electromagnética y la materia . Se utiliza en mediciones espectroscópicas donde se varía la frecuencia de la luz de excitación y se monitorea la luminiscencia a la frecuencia de emisión típica del material que se está estudiando. Los picos en los espectros PLE a menudo representan líneas de absorción del material. La espectroscopia PLE es un método útil para investigar la estructura a nivel electrónico de materiales con baja absorción [1] debido a la relación señal-ruido superior del método en comparación con las mediciones de absorción.
En una descripción cuántico-mecánica de la materia, los electrones confinados en un material (como los de átomos, moléculas o cristales individuales) están limitados a un conjunto discreto de valores de energía. El estado fundamental de un sistema material de este tipo es tal que el electrón más energético tiene su energía mínima. En la fotoluminiscencia, la energía se transfiere de la luz que incide sobre el material y es absorbida por los electrones. La luz se absorbe en "cuantos" o "paquetes" mínimos de energía de la radiación electromagnética llamados fotones . La cantidad de energía transportada por un fotón es proporcional a su frecuencia. El electrón se encuentra entonces en un estado excitado de mayor energía. Estos estados no son estables y con el tiempo el sistema material volverá a su estado fundamental y el electrón perderá su energía. La luminiscencia es el proceso por el cual se emite luz cuando el electrón cae a un nivel de energía inferior.
A menudo, cuando se absorbe un fotón, el sistema se excita en el estado excitado correspondiente, luego se relaja en un estado intermedio de menor energía, con una "relajación no radiativa" (una relajación que no implica la emisión de un fotón, pero por ejemplo implica la emisión de energía vibracional) y luego se produce la emisión de un fotón con una energía menor que la absorbida, debido a la relajación desde el estado intermedio, de menor energía al "estado fundamental". Por lo general, la luminiscencia más fuerte del material es desde los niveles inferiores hasta el estado fundamental. Este proceso se llama fluorescencia . Por ejemplo, en semiconductores , la mayor parte de la luz emitida está en la frecuencia correspondiente a la energía de banda prohibida, es decir, desde la parte inferior de la banda de conducción hasta la parte superior de la banda de valencia. En tales sistemas, más luz absorbida por el material, da como resultado más electrones que se desintegran de manera no radiativa a los estados inferiores y más luminiscencia en la longitud de onda de emisión.