Cinétique des excitations électroniques dans les cristaux inorganiques isolants

par Roman Gloukhov

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Christian Pédrini et de A. N. Vasilʹev.

Soutenue en 1999

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Christian Pédrini, A. N. Vasilʹev.


  • Résumé

    Ce travail a ete consacre a l'etude de la transformation et du transfert de l'energie de particules ionisantes rapides ou de photons de haute energie dans les solides. La relaxation de l'energie peut etre decrite en considerant trois etapes. La premiere est relative a la multiplication des excitations electroniques (ee). Durant la deuxieme etape, les excitations electroniques se thermalisent due a l'emission de phonons. Dans l'etape finale se produisent la migration et la recombinaison des excitations electroniques. Ce dernier stade s'accompagne souvent d'une emission de luminescence. On a etudie les differents aspects de transformation de l'energie durant ces trois etapes. Les principaux resultats sont resumes ci-apres. La technique de modelisation de la relaxation des ee dans les solides a ete developpee. On a etabli que le nombre moyen d'excitations electroniques depend fortement des proprietes dielectriques (de la structure electronique) du solide. Pour les cristaux ayant une structure electronique complexe (comme cef3 et baf2), l'energie moyenne pour la creation d'une excitation electronique pouvant conduire a la luminescence rapide, est 2-3 fois plus grande que celle necessaire a la creation d'une paire electron-trou. On a etudie le probleme de la thermalisation des particules dont les energies sont inferieures au seuil de multiplication des excitations electroniques. On a procede a une etude de la migration des electrons et des trous separes. On a trouve que la variation du rendement quantique de luminescence en fonction du coefficient d'absorption devie du modele traditionnel dit excitonique. On a propose un modele de transfert de l'energie dans la trace creee dans le solide par une particule de tres haute energie. Le rendement et la cinetique de la luminescence creee par l'interaction d'une particule (electron, mesons, proton, particule alpha) de tres haute energie avec un cristal cross-luminescent ont ete calcules. On a pu expliquer l'influence du type de rayonnement ionisant sur les proprietes de cross-luminescence. On a etudie l'influence des correlations spatiales des excitations electroniques sur le rendement quantique et sur la cinetique de la fluorescence, sur un exemple de cross-luminescence dans baf2, apres absorption d'un photon de haute energie. La simulation de la relaxation de l'energie par la methode de monte-carlo a montre que la region excitee creee dans ces conditions, possede une structure complexe. Il existe en particulier des regions de haute densite d'excitations ou des ee peuvent se recombiner non-radiativement. Cela explique l'extinction de cross-luminescence qui a ete observee experimentalement.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (203 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 191-203

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
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