Propriétés optiques non-linéaires de composés métastables du système TeO2 - Bi2O3 : apports de la chimie quantique

Non linear optical properties of TeO2 - Bi2O3 metastable phases : a quantum chemistry contribution

• Auteur / Autrice : Nabil Berkaïne
• Direction : Philippe Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie Raman

Diffractomètres de rayons X

Optique non linéaire

Théorie de la fonctionnelle de densité

Tellurites

Mots clés libres

Calculs ab initio

Génération de seconde harmonique

Susceptibilité d'ordre 2

Susceptibilité d'ordre 3

Résumé

Ce travail porte sur l’étude des propriétés optiques non-linéaires des phases métastables orthorhombiques dans la partie riche en TeO2 du système TeO2 - Bi2O3. Après une étude structurale de ces phases, nous nous sommes intéressés à leurs propriétés optiques non-linéaires (ONL) du 2nd ordre en effectuant des mesures expérimentales de génération de seconde harmonique (GSH). Une variation surprenante de l’intensité de GSH de ces phases avec la composition a été observée. Afin d’en expliquer l’origine, la susceptibilité ONL de 2nd ordre de ces phases a été calculée en appliquant une méthode, préalablement validée, basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Cette méthode a aussi été appliquée aux polymorphes α et γ de TeO2 et à la cristobalite SiO2 et a permis de mettre en évidence des relations entre les propriétés ONL du 3me ordre des tellurites et leurs arrangements structuraux (les entités, leurs enchaînements, la paire libre de l’atome Te).

This work consisted in the study of non-linear optical properties of orthorhombic metastable phases in the TeO2 rich part of the TeO2 - Bi2O phase diagram. After characterizing the structure of these phases, we focused on the study of their 2nd order non-linear optical properties (NLO) by performing second harmonic generation (SHG) experimental measurements. A surprising variation of the SHG efficiency with TeO2 rate was noted. In order to explain it, the 2nd NLO susceptibility for each TeO2 rate was calculated by applying a theoretical method based on the density functional theory (DFT). Such model was first validated. This method was also applied to α and γ TeO2 crystalline phases and cristobalite SiO2. We evidenced some relationships between the 3rd order NLO properties of tellurites and their structural arrangements (entities connection, tellurium lone pair).