Modélisation et simulation de phénomènes thermostimulés prenant en compte le gradient thermique dans l'échantillon et l'extinction thermique de la luminescence, application à l'alumine alpha

Modelisation and simulation of thermally stimulated phenomena taking into account the thermal gradient in the sample and thermal quenching of luminescence, application to alpha alumina

• Auteur / Autrice : Abdelkader Berkane-Krachai
• Direction : Philibert Iacconi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Thermoluminescence

Alumine

Résumé

L'originalité de ce travail réside dans le développement de modèles prenant en compte la simultanéité de la Thermoluminescence (TL), de l'Emission Exoélectronique Thermostimulée (EETS) et de la Conductivité Electrique Thermostimulée (CETS) présentées par l'alumine alpha monocristallin. Les modèles sont fondés sur un formalisme qui permet de s'affranchir des hypothèses et approximations rencontrées dans la littérature. Ils tiennent compte du mécanisme thermoi͏̈onique pour l'EETS (1), de l'extinction thermique de la luminescence (2), de la superposition des pics d'EETS (3), de deux approches différentes concernant la condition de neutralité (4) et du gradient thermique dans l'échantillon (5). Ce dernier est à l'origine du caractère multicouche de nos modèles qui permet en outre de distinguer les phénomènes de volume (TL et CETS) des phénomènes de surface (EETS). La validation des modèles est obtenue en comparant les courbes expérimentales de l'alumine aux courbes simulées. L'étude qui a porté principalement sur le pic B' (265 K) et sur le pic dosimétrique D' (450 K) permet de déterminer les paramètres de piégeage liés aux défauts impliqués. Des simulations de l'effet de la vitesse de chauffage puis du rôle de la dose d'irradiation sur la réponse des phénomènes thermostimulés, sont reportées. La corrélation entre la théorie et l'expérience est très satisfaisante.

The originality of this work arises from the fact that we have developed new models taking into account simultaneously Thermally Stimulated Luminescence (TL), Thermally Stimulated Exoelectronic Emission (TSEE) and Thermally Stimulated Conductivity (TSC) of alpha-alumina single crystals. The models are based on a formalism allowing to overcome the hypothesis and assumptions published in the literature. In particular, they take into account the thermionic model describing the TSEE process (1), the thermal quenching of luminescence (2), the superimposing of TSEE curves (3), two different approaches concerning the electrical neutrality condition (4) and the thermal gradient in the sample (5). This latter characteristic does explain the multilayer character of the models leading to distinguish between the volume phenomena (TL and TSC) and the surface ones (TSEE). The validation of the models is obtained by comparing the experimental curves with the simulated ones. The study which concerns especially the peak B' (265 K) and the dosimetric one, D' (450 K) allows to evaluate their trapping parameters involved in the related defects. Moreover, simulations based on the role of the heating rate and that of irradiation dose in thermally stimulated phenomena, are reported. The correlation between theory and experiments is quite satisfying.