Synthèse et étude des propriétés luminescentes de composés carbodiimides en vue d’application comme luminophores pour diodes blanches

Synthesis and study of the luminescent properties of carbodiimide compounds for application as phosphors for white light emitting diodes

• Auteur / Autrice : Erwan Leysour de Rohello
• Direction : François Cheviré, Odile Merdrignac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luminophores

Cyanamide

Diodes électroluminescentes

Mots clés libres

Diode électroluminescente

Carbodiimide inorganique

Luminophore

Synthèse

Nitrure de carbone

Luminescence

Light-Emitting diode

Inorganic carbodiimide

Phosphor

Synthesis

Carbon nitride

Luminescence

Résumé

Le rôle que joue l’azote sur les propriétés luminescentes de centres luminescents (effet néphélauxétique, champ cristallin) a déjà été largement démontré dans les matériaux (oxy)nitrures. Ce travail de thèse s’inscrit dans la recherche de nouveaux luminophores azotés, les carbodiimides inorganiques, pour une application diodes blanches. Ainsi, une méthode de synthèse polyvalente à partir de nitrure de carbone a été développée pour la synthèse de différents composés carbodiimides dopés par des ions terres rares ou de métaux de transition. Les propriétés structurales et optiques des composés SrCN2 :Eu2+ (λem = 620 nm ; rouge), CaCN2 :Mn2+ (λem = 680 nm ; rouge), CaCN2 : Ce3+ (λem = 462 nm ; bleue) et ZnCN2 :Mn2+ (λem = 585 nm ; orange) sont discutées. La modulation de l’émission du bleu au rouge est rendue possible par un co-dopage Ce3+/Mn2+ dans CaCN2. La luminescence intrinsèque bleue de ZnCN2 est également reportée.

The role that nitrogen plays on the luminescent properties of luminescent centers (nephelauxetic effect, crystal field) has already been widely demonstrated in (oxy)nitride materials. This thesis work focuses on the search of new nitrogen-containing phosphors, i.e. inorganic carbodiimides, for WLED applications. Thus, a versatile synthesis method based on carbon nitride has been developed for the synthesis of various carbodiimide compounds doped with rare earth or transition metal ions. The structural and optical properties of SrCN2 :Eu2+ (λem = 620 nm ; red), CaCN2 :Mn2+ (λem = 680 nm ; red), CaCN2 :Ce3+ (λem = 462 nm ; blue) and ZnCN2 :Mn2+ (λem = 585 nm ; orange) compounds are discussed. The modulation of the emission from blue to red is made achiveable by Ce3+/Mn2+ co-doping in CaCN2. The intrinsic blue luminescence of ZnCN2 is also reported.