Environnement local de l'erbium dans des monocristaux de linbo#3 implantes et des couches sol-gel de tio#2 et zro#2 dopees

par CAROLE DENISE MIGNOTTE

Thèse de doctorat en Sciences appliquées. Physique

Sous la direction de Paul Moretti.

Soutenue en 1998

à Lyon 1 .

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  • Résumé

    L'optique integree est un domaine en pleine expension, avec en particulier une forte demande pour la realisation d'amplificateur optique fonctionnant a 1. 5m. L'ion erbium est repute pour etre un bon activateur dans cette gamme de longueur d'onde, mais ses proprietes de luminescence dependent fortement de son environnement. L'objectif principal de ce travail est la determination de la structure locale autour d'ions erbium, incorpores, d'une part par implantation ionique dans des monocristaux de niobate de lithium (linbo#3), et d'autre part par dopage dans des couches d'oxyde de titane (tio#2) et de zirconium (zro#2) elaborees par voie sol-gel. La premiere matrice hote (linbo#3) est un materiau non lineaire, commercialement disponible et deja utilise dans des dispositifs optiques, les deux autres, outre l'originalite de leur methode d'elaboration, presentent l'interet d'avoir une faible energie de phonons, limitant ainsi les phenomenes de desexcitation non radiatifs. L'implantation ionique dans les materiaux optiques est encore une technique relativement peu employee. Elle est cependant prometteuse, car elle permet, dans une certaine mesure, de moduler le profil de distribution des ions implantes, via l'energie d'implantation, et egalement d'obtenir des concentrations de dopants superieurs aux limites de solubilite. Des substrats de linbo#3 ont ete implantes a une energie de 300 kev et a une dose de 2. 10#1#6ions/cm#2. Divers recuits thermiques ont ete ensuite effectues. Les modifications structurales et physico-chimiques induites par l'implantation, et leurs evolutions en fonction des parametres de recuit (temperature, duree), ont ete etudiees de facon approfondie a l'aide de la spectroscopie d'absorption x (xas, exafs, xanes), au seuil l#i#i#i de l'erbium. La restauration du reseau et l'evolution de l'environnement de l'erbium ont pu ainsi etre suivis et les sites substitutionnels determines. Ces memes techniques ont ete utilisees pour determiner l'environnement de l'erbium dans les couches sol-gel. Des techniques complementaires de caracterisation ont ete mises en uvre. Des analyses par spectrometrie d'emissions d'ions secondaires (sims) ont permis d'avoir acces aux profils de concentration des ions et a leurs evolutions en fonction des traitements thermiques effectues. Des techniques de diffraction classique aux rayons x ont ete utilisees pour deceler l'apparition eventuelle d'autres phases differentes de linbo#3, dans la couche implantee. Enfin, une breve etude prospective a ete consacree a la caracterisation optique de guides planaires, elabores par implantation d'ions legers, dans des substrats de niobate de lithium et tantalate de lithium dopes terres rares lors du tirage czochralski.


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  • Détails : 263 P.
  • Annexes : 189 REF.

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