Élaboration et caractérisation de films vitreux nanostructurés par voie sol-gel. Mise en évidence du transfert d'énergie entre les nanoparticules semi-conductrices de CdS ou de ZnS et les ions Eu<sup>3+</sup> - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Elaboration and characterization of nanostrctured vitreous thin films by sol-gel way : highlight of the energy-transfer between semiconducting nanopartciles of CdS or ZnS and Eu3+ ions

Élaboration et caractérisation de films vitreux nanostructurés par voie sol-gel. Mise en évidence du transfert d'énergie entre les nanoparticules semi-conductrices de CdS ou de ZnS et les ions Eu3+

Résumé

This work concerns the elaboration and the characterization of ZrO2 planar waveguides undoped and doped with semiconducting nanoparticles and/or rare-earth ions. These guides were prepared using sol-gel methods and deposited by dip-coating technique. Optical and geometrical properties were obtained using m-lines spectroscopy and by measuring the attenuation coefficients.
Waveguide Raman spectroscopy was used to characterize the structure of these guides and to study the mechanisms accompanying the sintering as a function of annealing temperature. This study was completed using various experimental techniques such as emission spectroscopy with the Eu3+ ion used as structural probe. The influence of dopent Eu3+ ions on the sintering of the guides was also considered and a retardation of the entire process was observed in the doped samples.
Another doping using nanoparticles of CdS and ZnS was thon operated. The precursors of metals and sulphur were introduced directly into the ZrO2 sol, yielding to an in situ precipitation of the particles during heat-treatment. Their size and their emission properties were studied by UV-visible absorption as well as by emission and excitation luminescence spectroscopies.
Lastly, the energy-transfer was characterized by co-doping ZrO2 with ZnS:Eu3+. The luminescence spectroscopy of Eu3+ ions using UV excitation showed an emission increased by a factor of 42 at 10 K. Excitation spectroscopy of the Eu3+ ions confinned the existence of an energy-transfer by the emergence of a band related to the absorption of the particles.
Ce travail concerne l'élaboration et la caractérisation de guides d'onde planaires non dopés et dopés par des nanoparticules semi-conductrices et/ou des ions de terre rare. Ce type de dispositif trouve son intérêt dans l'étude de nouveaux systèmes dans le cadre des technologies avancées pour les télécommunications optiques. Il est bien connu que les systèmes optiques nécessite l'emploi d'amplificateurs afin de compenser les pertes optiques dans les circuits. Ces amplificateurs pourraient avoir un meilleur rendement et une plus grande souplesse grâce au transfert d'énergie entre nanoparticules semi-conductrices et ions de terre rare. En effet, les nanoparticules de semi-conducteur présentent d'une part des sections efficaces d'absorption plus importantes, de plusieurs ordres de grandeur que celles des ions de terre rare, et d'autre part des bandes d'absorption plus larges permettant l'accordabilité du pompage et l'augmentation du rendement optique. Afin d'étudier le phénomène de transfert d'énergie entre les nanoparticules de semiconducteur et les ions de terre rare, nous avons préparé des guides d'onde à base de ZrO2, non dopés et dopés, par le procédé sol-gel. Leurs propriétés optogéométriques ont été déterminées en utilisant la spectroscopie m-lines et en mesurant leurs coefficients d'atténuation. La spectroscopie Raman en configuration guidée a été utilisée pour caractériser la structure de ces guides et pour étudier les mécanismes accompagnant leur densification. Cette étude a été complétée par le biais de différentes techniques expérimentales telle que la spectroscopie d'émission utilisant l'ion Eu3+ comme sonde structurale. La mise en évidence de l'influence du dopage par les ions Eu3+ se traduit par un ralentissement du processus de densification du réseau de zircone. Un autre dopage a ensuite été opéré à l'aide de nanoparticules de CdS et de ZnS. Les précurseurs des métaux et du soufre ont été introduits directement dans le sol de ZrO2 amenant à la précipitation in situ des particules lors du recuit. Leur taille et leurs propriétés d'émission ont été étudiées par les spectroscopies d'absorption UV-visible, d'émission et d'excitation. Enfin, le transfert d'énergie a été caractérisé lors du co-dopage de ZrO2 par ZnS:Eu3+. La spectroscopie d'émission de l'ion Eu3+ par excitation dans l'UV nous a montré une exaltation de rémission d'un facteur 42 à 10 K. La spectroscopie d'excitation de l'ion Eu3+ a confirmé l'existence du transfert d'énergie par l'émergence d'une bande liée à l'absorption des particules.
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Dates et versions

tel-00264740 , version 1 (28-05-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00264740 , version 1

Citer

Gilles Ehrhart. Élaboration et caractérisation de films vitreux nanostructurés par voie sol-gel. Mise en évidence du transfert d'énergie entre les nanoparticules semi-conductrices de CdS ou de ZnS et les ions Eu3+. Matériaux. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00264740⟩

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