Matériaux X-Chromo-luminescents de type spinelle et elpasolite : relation structure-propriétés

par Lucile Cornu

Thèse de doctorat en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Véronique Jubera et de Manuel Gaudon.

Le président du jury était Mario Maglione.

Le jury était composé de Véronique Jubera, Manuel Gaudon, Mario Maglione, Marc Leblanc, Bernard Moine, Przemysław Jacek Dereń.

Les rapporteurs étaient Marc Leblanc, Bernard Moine.


  • Résumé

    Les matériaux luminescents sensibles à la température ou l’exposition auxrayons ultra-violets sont de plus en plus recherchés. Dans ces travaux, deux famillesde composés ont été synthétisés et caractérisés.La première famille est celle des composés ZnAl2O4 dopés aux ionsmanganèse de structure spinelle. Ces composés présentent des propriétés dethermo-chromo-luminescence irréversible avec une variation d’émission du rouge auvert en fonction de l’histoire thermique subie par le matériau. Ici les variations delongueurs d’onde d’émission sont dues au changement de l’environnement des ionsluminescents manganèse en fonction de la température. Il a été démontré que lagamme de température de commutation peut être modulée par une variation de lacomposition de la matrice hôte. La seconde famille est celle des elpasolites decomposition Rb2KInF6 dopé au cérium. Ces composés présentent des propriétés dephoto-chromo-luminescence réversible par oxydo-réduction entre les ions cérium etindium. Sous irradiation UV, il est possible de créer des espèces (In+) quiluminescent dans le rouge. Nous avons montré que le retour aux propriétés initialespeut avoir lieu sous irradiation UV à plus hautes longueurs d’onde ou par chauffage.La spécificité du phénomène associé à cette structure et cette compositionparticulière peut s’expliquer par des considérations structurales, la situation spatialedes ions cérium et indium permettant des échanges électroniques par recouvrementorbitalaire de ces deux ions.

  • Titre traduit

    Spinel and Elpasolite type X-Chromo-luminescent materials : Structureproperties relationship


  • Résumé

    Research for luminescent materials sensitive to temperature or UV exposurevariation are increasing. Here we manage to synthesized and characterized materialswhich show such properties.First, spinel structure materials as ZnAl2O4 doped with manganesecompounds exhibit irreversible thermo-chromo-luminescence properties. Thismaterial shows a variation of emission wavelength from red to green with a variationof the thermal history of the sample. These variations are due to a modification of themanganese environment in the structure with the temperature. It was demonstratedthat the temperature range of the luminescence switch can be tuned by themodification of the matrix composition. Secondly, cerium-doped Rb2KInF6compounds with elpasolite structure exhibit reversible photo-chromo-luminescenceproperties. Under UV irradiation, new luminescent species (In+), created by redoxreaction between Ce3+ and In3+ species, and which emits in the red range, can beproduced. We demonstrate the reversibility of the phenomenon by UV irradiation orafter a thermal treatment. The specificity of these properties with this structure andthis composition can be explained by structural consideration: Ce3+ and In3+positioning in the cell allowing electronic exchanges between these ions thanks toorbital overlap.


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