Élaboration de matériaux vitrocéramiques pour des propriétés d’émission dans le domaine infrarouge

Elaboration of glass-ceramic materials for emission properties in the infrared range

• Auteur / Autrice : Julia Courtois
• Direction : Véronique Jubera, Marc Dussauze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 11/01/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac) - Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Cyril Aymonier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Jubera, Marc Dussauze, Cyril Aymonier, Wilfried Blanc, Maggy Dutreilh-Colas, Laëtitia Petit, Andrea Piarristeguy
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Wilfried Blanc, Maggy Dutreilh-Colas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés inorganiques

Composites

Verre

Mots clés libres

Vitrocéramiques composites

Spectroscopies de luminescence et Raman

Orthoniobates

Verres phosphates

Verres tellurites

Verres de chalcogénures

Frittage SPS

Glass-ceramics

Luminescence and Raman spectroscopies

Orthoniobates

Phosphate glasses

Tellurite glasses

Chalcogenide glasses

SPS sintering

Résumé

Les vitrocéramiques sont des matériaux composites innovants constitués de particules cristallines dispersées dans une matrice vitreuse et qui combinent les avantages du verre avec les propriétés spécifiques de la phase cristalline, en particulier des rendements quantiques élevés. Ces matériaux composites sont donc de plus en plus étudiés afin d’élaborer de nouvelles sources d’émission pour les lasers pour des applications dans le domaine des télécommunications, du médical, de la défense ou de l’aéronautique et spatial. La méthode d’incorporation directe de cristaux dans les verres a été développée pour pallier les inconvénients de la méthode traditionnelle de dévitrification. Cependant, les défis relatifs à cette voie de préparation sont de réussir à combiner survie et bonne dispersion des cristaux dans le verre.Dans ce travail de thèse, des particules de niobate d’yttrium dopées avec des éléments terres rares (europium ou holmium) ont été préparées par coprécipitation. Les particules ont été incorporées dans trois types de matrices vitreuses (phosphates, tellurites et chalcogénures) afin d’étudier l’influence de la composition chimique de la matrice hôte sur la survie des particules. Deux voies d’élaboration des vitrocéramiques composites ont été effectuées : la fusion-trempe traditionnelle et le frittage SPS.

Glass-ceramics are innovative composite materials composed by dispersed crystalline particles within a glass matrix that combines the benefits of glass with the specific properties of the crystalline phase, especially high quantum yields. Therefore, such composite materials are increasingly investigated in order to develop new laser emission sources for telecommunications, medical, defense or aerospace fields. The direct incorporation of crystals into glasses was developed to overcome the disadvantages of the traditional devitrification method. However, the challenges related to this preparation route are to combine the survival and the good dispersion of the particles into the glass.In this thesis, yttrium niobate particles doped with rare earth elements (europium or holmium) were prepared by co-precipitation. The particles were incorporated into three types of glasses (phosphates, tellurites and chalcogenides) in order to study the influence of the host matrix chemical composition on the particles survival. Two processing routes were performed to prepare the glass-ceramics: traditional melt-quenching and SPS sintering.