Note publique d'information : L’avènement de sources lumineuses performantes et compactes à base de silice dopée
par des ions de terres rares (TR) passe par l’obtention de rendements d’émission élevés,
ce qui nécessite une bonne dispersion de ces ions. Les vitrocéramiques, associant
une matrice vitreuse avec des nanocristaux (NC), permettent une telle dispersion et
fournissent néanmoins une transparence optique adéquate. D’autre part, les NC présentent
une absorption de lumière spectralement large et peuvent transférer leur énergie vers
les ions de TR pour améliorer l’efficacité d’émission.Dans ce travail, des vitrocéramiques
à base de silice contenant des NC de SnO2 ont été élaborées sous forme de couches
minces et de massifs par la technique sol-gel. Les propriétés optiques et structurales
des systèmes sous forme de couches minces ont été comparées à celles des systèmes
massifs. Plusieurs paramètres, tels que la concentration maximale d’étain, les températures
de cristallisation et de densification, diffèrent selon la morphologie des matériaux.
L’influence réciproque entre la matrice de silice et les NC de SnO2 a été étudiée
par l’utilisation conjointe de plusieurs techniques d’analyses telles que les spectroscopies
vibrationnelles, la DRX, la MET, la porosimétrie BET… L’ajout d’étain retarde la densification
de la matrice, laissant une porosité résiduelle.La luminescence des ions Er3+ et Eu3+
(largeur de bande d’émission, durée de vie) a montré clairement l’existence de 2 types
de sites hôtes, l’un cristallin et l’autre amorphe. Enfin, les NC de SnO2 favorisent
la dispersion des ions de TR, conduisant à des durées de vies encourageantes et à
un transfert d’énergie entre cristal et TR.
Note publique d'information : The obtention of efficient and compact light sources based on silica doped with rare
earth (RE) ions demands high emission yields, which require a good dispersion of RE
ions. Glass-ceramics, associating a glass with nanocrystals (NCs), allow such a dispersion
and still assure adequate optical transparency. In addition, the NCs have broad absorption
bands and can transfer their energy to the RE ions, thus improving the emission efficiency.
In this work, silica-based ceramics containing SnO2 NCs were prepared as thin films
and bulk by the sol-gel technique. The optical and structural properties of the thin
films were compared with those of monoliths. Several parameters, such as the maximum
concentration of tin, the temperature of crystallization and of densification, differ
according to the morphology of the materials. The interaction between the silica matrix
and SnO2 NCs was studied by combining several analytical techniques such as vibrational
spectroscopies, XRD,TEM, porosimetry BET…The addition of tin retards the densification
of the matrix, leaving a residual porosity. The luminescence of Er3+ and Eu3+ (emission
bandwidths, lifetimes) clearly shows the existence of two types of host sites, one
crystalline and the other amorphous. Finally, the SnO2 NCs promote the dispersion
of the RE ions, leading to longer lifetimes and an energy transfer between crystal
and RE.
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