Etudes optiques et photothermiques des transferts de charges dans des sillenites (bmo). Role des centres pieges dans le photochromisme et effets de certains dopants

Optical and photothermical studies of charge transfer mechanisms in sillenite crystals (bmo). Role of trap centers in the photochromism and effects of some dopants

• Auteur / Autrice : HARRALD MARQUET
• Direction : MAYER TAPIERO
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

L'absorption extrinseque des sillenites non-dopes (bmo) est renforcee par une illumination (e > 2. 5 ev) a basse temperature (t < 280 k). Ce photochromisme peut se decomposer, dans le visible, en trois bandes centrees aux energies de 2. 3 ev, 2. 7 ev et 3. 05 ev. Ces bandes disparaissent en chauffant le cristal au-dessus de 300 k ou en l'eclairant avec une lumiere rouge (e < 2. 0 ev). La correlation des mesures de courant stimule thermiquement avec celles du blanchiment thermique du photochromisme nous a permis de proposer un mecanisme qui rend compte des observations experimentales et notamment de la stabilite thermique du photochromisme. Ce mecanisme est le suivant : des electrons libres sont crees soit par ionisation de centres donneurs profonds soit par des transitions bande a bande ; ces electrons peuplent des centres pieges a electrons peu profonds. Trois d'entre eux jouent le role de reservoirs a electrons pour un centre accepteur profond qui constitue l'etat fondamental des transitions photochromiques. Les etats excites sont situes dans la bande de conduction. Nous observons egalement que le peuplement des pieges peu profonds, sous l'effet d'un eclairement, est tres complexe. Nous montrons par ailleurs que les blanchiments optique et thermique sont differents d'un point de vue conceptuel : le mode thermique blanchit le cristal par depeuplement des pieges peu profonds tandis que le mode optique vide les etats accepteurs profonds. Ces deux techniques n'ont donc pas la meme efficacite. Les dopants agissent sur les densites de population des niveaux existants (profonds et superficiels) et creent dans certains cas de nouveaux centres pieges. Du depeuplement des centres donneurs profonds il resulte une diminution de l'intensite de l'absorption extrinseque et du photochromisme ; l'effet inverse est egalement observe. L'ajout de certains dopants tels cu, cr, cu+v permet de stabiliser le photochromisme jusqu'a tres haute temperature (680 a 720 k). Ces elements chimiques creent des niveaux reservoirs (pieges) tres profonds ( 1. 5 ev) que seules des temperatures tres elevees peuvent depeupler. Ces dopants presentent un interet technologique evident.