Monocristaux cubiques de sesquioxydes Ln2O3 (Ln = Y, Lu et Sc) et de fluorures CaF2 dopés par l'ion terre rare laser Yb3+ : croissance, caractérisations structurale et spectroscopique

par Sana Hraiech

Thèse de doctorat en Chimie inorganique

Sous la direction de Georges Boulon et de Christelle Goutaudier.


  • Résumé

    Ce travail s’inscrit dans le cadre du programme de recherches de monocristaux dopés par l’ion Yb3+ appliqués aux sources lasers dans le proche IR pompées par diodes. Nous avons tiré deux familles cristallines, les sesquioxydes (Y2O3, Lu2O3 et Sc2O3) et les fluorures CaF2, cubiques, dont les propriétés optiques ont été optimisées. Notre objectif est essentiellement d’approfondir les interprétations spectroscopiques des sites Yb3+ et de contribuer à l’analyse des mécanismes d’extinction de la luminescence. La technique de zone flottante LHPG (Laser Heated Pedestal Growth) implantée au laboratoire LPCML a été modifiée et ses performances améliorées. Nous avons pu tirer des fibres cristallines de sesquioxydes réfractaires (Y2O3, Lu2O3 et Sc2O3) (T fusion=2450°C), sans creuset. D’autres fibres ont été obtenues par la technique Micro-Pulling-Down (µ-PD) à l’Université Tohoku de Sendai (Japon), avec des creusets en rhénium. Nous avons pu ainsi comparer les deux types d’échantillons par leurs propriétés structurales et spectroscopiques d’absorption, d’émission et de déclins de fluorescence. Une étude spéciale a été consacrée à l’influence des groupements hydroxyles OH- sur l’extinction après implantation de protons. Dans le cas de CaF2:Yb3+ élaborés par la méthode µ-PD, nous avons analysé les influences de cations compensateurs de charges M+ = Li+, Na+ et K+ de Yb3+. Le co-dopage par Na+ est le mieux adapté en vue de l’optimisation des cristaux laser : il prévient la tendance à l’agrégation de Yb3+ et contrôle 4 symétries Oh, C4v, C3v et C2v. Les premiers tests laser très prometteurs des ions Yb3+ en symétrie C3v dans CaF2 non compensé, ont été démontrés

  • Titre traduit

    Cubic sesquioxydes Ln2O3 (Ln = Y, Lu et Sc) and fluoride CaF2 single crystals doped with Yb3+ rare earth laser ion :growth, structural and spectroscopic characterizations


  • Résumé

    This study concerns the search of a laser diode pumped Yb3+- doped laser materials for the near IR range. Two cubic single crystalline families were studied: sesquioxides (Y2O3, Lu2O3 and Sc2O3) and fluorides CaF2, whose optical properties were optimized. Our object is to develop the interpretation of Yb3+ sites structure by spectroscopy and to contribute to the mechanism luminescence quenching. LHPG (Laser Heated Pedestal Growth) technique was modified for the sesquioxides growth. Single crystal fibers have been grown by using this technique without crucible. Other fibers were also obtained by Micro-Pulling-Down using a new rhenium crucible. Structural and spectroscopic properties of absorption, emission and decay time have been performed. A special study were adopted to interpret the influence of OH- on the luminescence quenching after proton implantation. In the case of Yb3+- doped CaF2 grown by the µPD technique, we have analysed the influence of the monovalent alkali ions Li +, Na + and K+ as charge compensator. Co-doping Na+ was proved to be the best for the laser optimization: it prevent Yb3+ ions from clustering, and control the number of the types of sites. First results of laser tests of the Yb3+ ions in symmetry C3v with CaF2 not compensated are also shown

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Informations

  • Détails : 1 vol. (220 p.)
  • Annexes : Références bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Claude Bernard (Villeurbanne, Rhône). Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2007/32bis
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