Propriétés de luminescence et effets de confinement dans Gd2O3 : eu3+ : études de nanocristaux issus de différentes voies de synthèse

par Bruno Mercier

Thèse de doctorat en Physique - Chimie

Sous la direction de Christophe Dujardin.

Soutenue en 2005

à Lyon 1 .


  • Résumé

    Les propriétés structurales et de luminescence des sesquioxydes dopés par les ions terres rares sont connues depuis longtemps. Elles ont été étudiées en tant que matériaux modèles et en tant que matériaux luminophores pour les applications telles que l'éclairage et les techniques d'affichages. En particulier l'ion Eu3+, en tant qu'activateur émet en général une luminescence intense autour de 611nm. Il assure ainsi la couleur rouge dans les applications précédemment citées. D'autre part, l'ion Eu3+ est également connu en tant que sonde structurale. Ses propriétés spectroscopiques dépendent sensiblement de son environnement. Pour ces raisons, notre choix s'est porté vers Gd2O3 : Eu3+. De plus les rayons d'ions Gd3+ et Eu3+ étant très proches, les distorsions engendrées par la présence du dopant sont minimales. D'autre part, il nous a semblé important d'étudier une sonde luminescente sensible à l'environnement afin de pouvoir faire la part entre les effets de structure, de surface et finalement de confinement lorsque la taille du matériau devient nanométrique. Lors de cette étude, nous avons été amené à synthétiser (par voies chimiques : méthodes sol-lyophilisation et polyol, et par voies physique : Techniques d'agrégats déposés et pyrolyse laser) un même matériau, le Gd2O3 : Eu3+ et à le caractériser par différentes techniques : DRX, Affinement de Rietveld, microscopie électronique, AFM, XPS, spectroscopie de l'ion dopant. Ensuite à l'aide d'une étude spectroscopique de l'ion dopant, nous avons mis en évidence qu'à des tailles de nanocristallites inférieures à 100nm, les effets de surface ne sont plus négligeables sur la spectroscopie de l'ion dopant, se traduisant par la contribution d'états supplémentaires localisés en surface. De plus, une étude menée à l'aide d'un rayonnement synchrotron nous a permis d'effectuer les spectres d'excitation dans l'UV et le VUV de l'ion Eu3+ dans la matrice Gd2O3 cubique afin de sonder la largeur de bande interdite. Ces mesures nous ont permis d'observer de manière indirecte et pour la première fois des effets de confinement sur des matériaux à large Gap. Nous avons également étudié l'influence de la taille sur le peuplement des premiers niveaux 4ƒ de l'ion Eu3+ en fonction de la température (discrétisation de phonons). Enfin, nous avons entrepris une étude similaire sur des nano-oxydes dopés Ce3+


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Informations

  • Détails : 1 vol. (144 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 136 réf. bibliogr

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2005/91bis
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