Propriétés d'émission de luminophores incorporés au sein de cristaux photoniques colloïdaux d'architecture contrôlée

• Auteur / Autrice : Jean-François Dechezelles
• Direction : Serge Ravaine, Henri Cramail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 14/12/2009
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Richetti
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Gallani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabien Grasset, Jean-Pol Vigneron

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hétérostructures

Langmuir-Blodgett, Couches de

Cristaux photoniques

Photoluminescence

Luminophores

Mots clés libres

Cristaux photoniques colloïdaux

Hétérostructures

Technique de Langmuir-Blodgett

Matériaux "actifs"

Emetteurs

Photoluminescence

Résumé

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’élaboration de cristaux photoniques colloïdaux d’architecture contrôlée afin d’étudier leur effet sur les spectres de photoluminescence de luminophores. Notre stratégie a été d’incorporer les émetteurs au sein des particules de silice composant les cristaux colloïdaux de façon à les répartir de manière homogène dans l’ensemble des matériaux. Nous présentons la synthèse des précurseurs minéraux et l’élaboration de cristaux colloïdaux d’épaisseur contrôlée à la couche près grâce à la technique de Langmuir-Blodgett. Ces structures sont caractérisées par une bande interdite qui affecte la propagation de la lumière. L’insertion d’une couche de particules de diamètre différent dans un cristal colloïdal induit l’apparition d’une bande passante au sein de la bande interdite. Nous avons ainsi étudié l’influence de la structure de cristaux avec et sans défaut(s) sur les spectres d’émission de différents luminophores. Nous avons observé une inhibition et une exaltation locale de la lumière émise dans les zones spectrales correspondant respectivement aux bandes stoppante et passante. Nous avons également observé des modifications réversibles des spectres de photoluminescence des émetteurs, lorsque ceux-ci sont incorporés au sein de cristaux colloïdaux dont les propriétés optiques peuvent être modulées via l’application d’un stimulus extérieur.

During this work, we were interested in the elaboration of colloidal photonic crystals with a controlled architecture to study their effect on the photoluminescence spectra of emitters. Our strategy was to incorporate the emitters within the silica particles composing the colloidal crystals in order to distribute them homogeneously in the samples. We present the synthesis of the mineral precursors and the elaboration of colloidal crystals whose thickness is controlled at the layer level thanks to the Langmuir-Blodgett technique. These structures are characterized by a band gap which affects the light propagation. Insertion of a monolayer of particles with a different size as a planar defect within a colloidal crystal leads to the formation of a pass band in the band gap. We thus studied the effect of the structure of crystals with or without planar defect(s) on the emission spectra of different emitters. We observed local inhibition and exaltation of the emission in the spectral region corresponding to the stop band and the pass band, respectively. We have also observed reversible modulations of the photoluminescence spectra of the emitters when these ones were incorporated in colloidal crystals whose optical properties can be tuned by an external stimulus.