Croissance de nanofilaments d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de gallium dans un arc électrique : étude microstructurale et propriétés optiques

Growth of aluminas and gallium oxide nanowires in an electric arc : microstructural study and optical properties

• Auteur / Autrice : Claire Arnoult
• Direction : Hubert Scherrer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et ingénierie des matériaux
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Photoluminescence

Cathodoluminescence

Arc électrique

Oxydes de gallium

Alumine

Nanofils

Résumé

Des nanofils d'alumines et d'oxyde de gallium ont été synthétisés par oxydation ménagée de métal liquide dans un arc électrique. Les poudres obtenues sont composées de plusieurs morphologies de nanofils et de nanoparticules, et de plusieurs phases. L'analyse microstructurale réalisée par diffraction des rayons X, MEB, MET et spectroscopies associées a permis de relier chaque morphologie à la phase la constituant. L'analyse de la stabilité des différentes phases d'alumines précise les conditions thermiques de la formation de nanofils. Un mécanisme de croissance de type Vapeur-Solide est proposé à partir de l'étude du procédé. Les propriétés de photoluminescence et cathodoluminescence des poudres d'alumine et d'oxyde de gallium ont été étudiées. Les bandes d'émission proviennent principalement de défauts de structures (lacunes). Une bande de luminescence originale a été identifiée dans le rouge lorsque les poudres contenaient une alumine métastable rare.

Nanowires of aluminas and gallium oxide were synthesized by controlled oxidation of molten metal in an electric arc. The obtained powders are constituted of several morphologies of nanowires and nanoparticules, and several phases. The microstructural analysis carried out by diffraction of x-rays, SEM, TEM and associated spectroscopies enable to connect each morphology to the phase constituting it. The analysis of the stability of the different phases of alumina made it possible to specify the thermal conditions of the nanowires formation. A vapour-solid mechanism of growth is proposed starting from the study of the process. The photoluminescence and cathodoluminescence properties of gallium oxide and alumina powders were studied. The emission bands come mainly from structural defects (vacancies). An original band of luminescence was identified in the red for the alumina powders that contained a rare