Etudes des propriétés optiques de nanoparticules de fluorures Na(Y,Bi)F4 dopées par des ions de terres rares et synthétisées par coprécipitation

Studies of the optical properties of Na (Y, Bi) F4 fluoride nanoparticles doped with rare earth ions and synthesized by coprecipitation

• Auteur / Autrice : Zakarya Smara
• Direction : Damien Boyer, Azzedine Chafa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 25/05/2021
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...) en cotutelle avec Université des Sciences et de la Technologie Houari-Boumediène (Algérie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (Aubière, Puy-de-Dôme ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Kechouane
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique. Jubera
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Youcef Ouerdane, Lamia Hamadou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluorures

Propriétés optiques

Nanoparticules

Mots clés libres

Nanoluminophores

Fluorures

Luminescence

Down-conversion

Up-conversion

Nanophosphors

Fluorides

Luminescence

Down-conversion

Up-conversion

Résumé

Ce travail est consacré à l’élaboration de nanoluminophores de formulations β-NaBiF4 et α-NaYF4 monodopés Eu3+, Tb3+, Pr3+, codopés avec Yb3+ et tridopés avec Ce3+. Ces matériaux ont été préparés par coprécipitation, et les paramètres de synthèse ont été optimisés afin de produire des nanocubes (NCs) avec des longueurs d’arête entre 35 et 65 nm, de façon reproductible et avec une distribution de taille étroite. Les NCs de fluorures obtenus ont été caractérisés d’un point de vue structural (DRX, IR), morphologique (MEB et TEM) et optique (photoluminescence) permettant de confirmer leurs puretés cristallines d’une part et d’enregistrer des répartitions spectrales de luminescence conformes à celles attendues d’autre part. L’analyse des spectres d’émission et des déclins de la fluorescence, sous excitations UV et/ou proche infrarouge, a permis de démontrer que des processus de conversion Stokes et anti-Stokes efficaces se produisent dans ces NCs. Les résultats sont discutés en considérant divers chemins de désexcitations radiatives et de transfert d’énergie, permettant de conclure que l’on peut générer sur un même NC les deux processus, même si ces derniers sont en concurrence dans certains cas.

This work is devoted to the development of nanophosphors of formulations β-NaBiF4 and α-NaYF4 monodoped Eu3+, Tb3+, Pr3+, codoped with Yb3+ and tridoped with Ce3+. These materials were prepared by coprecipitation, and the synthesis parameters were optimized to produce nanocubes (NCs) with edge lengths between 35 and 65 nm, reproducibly and with a narrow size distribution. The obtained NCs were characterized from a structural (XRD, IR), morphological (SEM and TEM) and optical (photoluminescence) point of view, making it possible to confirm their crystalline purities on the one hand and to record spectral distributions of luminescence in accordance with those expected on the other hand. Analysis of emission spectra and fluorescence decays, under UV and / or near infrared excitations, has demonstrated that efficient Stokes and anti-Stokes conversion processes occur in these NCs. The results are discussed by considering various paths of radiative de-excitations and energy transfer, making it possible to conclude that the two processes can be generated on the same NC, even if the latter are in competition in certain cases.