Elaboration par voie sol-gel et caractérisation des matériaux inorganiques de type grenats (Y, Lu)3Al5O12 activés aux ions cérium

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse est consacré à l’étude des propriétés structurales et spectroscopiques des luminophores du grenat d’aluminate de formulation Ln3Al5O12 (Ln = Y ou Lu) purs ou dopés par les ions de cérium (Ce3+). Ces grenats d’aluminates ont été synthétisés sous forme de poudres nanométriques par la méthode sol-gel. L’influence des paramètres de synthèse tels que la , de la température de 3+ concentration des ions Ce recuit et du pH de la solution sur la phase formée et les propriétés de luminescence des grenats d’aluminates a été étudiée et discutée. Les caractéristiques des poudres luminophores ont été étudiées en utilisant l'analyse thermogravimétrique (ATG), la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie infrarouge (FTIR) et la spectroscopie de photoluminescence (PL). Les résultats de la calorimétrie différentielle à balayage ont montré que la cristallisation du gel sec (xérogel) a commencé à une température de 930°C pour la matrice Y3Al5O12 et à 960°C pour la matrice Lu3Al5O12. L'analyse par diffraction des rayons X a indiqué que pour des valeurs de pH ≤ 4, les grenats d’aluminates ont été formés avec une phase cubique pure. Cependant pour des valeurs de pH ≥ 6, d'autres phases cristallines ont été détectées. La mesure de la photoluminescence des poudres présente une large bande d'émission vertjaune dans la gamme de 450 à 700 nm caractéristique aux transitions 5d → 4f (2 F5/2, 2 F7/2) de l'ion Ce3+. De plus, le taux optimal d’ion dopant (Ce3+) a été déterminé sous excitations bleue et UV. Par ailleurs, l’effet de la température de recuit sur le déplacement des bandes d’émission vers bleu et le rouge pour le YAG:Ce3+ et LuAG:Ce3+ a été étudié.