Mécanisme de cristallisation de verres à base d'oxydes et luminescence de vitrocéramiques

Crystallization mechanism of oxide-based glasses and luminescence of glass ceramics

• Auteur / Autrice : Jingtao Zhao
• Direction : Xiang Hua Zhang, Shiqing Xu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 13/12/2022
• 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
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Thomas, Jean-Luc Adam
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Cormier, Yanyan Guo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Germanates

Cristallisation

Silicates

Vitrocéramique

Mots clés libres

Silicate

Germanate

Vitrocéramique

Mécanisme de cristallisation

Propriété luminescente

Silicate

Germanate

Glass ceramic

Crystallization mechanism

Luminescent property

Résumé

Dans cette thèse, le mécanisme de cristallisation et les propriétés luminescentes de verres et de vitrocéramiques à base d'oxyde et des vitrocéramiques ont été étudiés. Des vitrocéramiques d'oxyfluorure contenant des cristaux de BaxREyF2x+3), de germanate contenant des cristaux de ZnAl2O4, LiGa5O8, ZnGa2O4 et Zn2GeO4 et de silicate contenant des cristaux de Sr13Al22Si10O66 ont été synthétisées et étudiées. Les effets de la composition et du procédé de préparation du verre sur la cristallisation ont été déterminés. Le mécanisme de luminescence des vitrocéramiques a également été discuté. Pour les vitrocéramiques d'oxyfluorure co-dopés Er3+/Yb3+, des émissions multicolores ont été obtenues. Pour les vitrocéramiques de germanate, la photoluminescence et la luminescence persistante multicolores induites par le Mn2+ et des défauts ont été obtenues sous l'excitation UV. Pour les vitrocéramiques de silicate, la photoluminescence induite par des défauts est dépendante de la température. La luminescence persistante ultra-longue, activée par la lumière du soleil a également été obtenue dans une vitrocéramique dopée aux Eu2+. Les résultats obtenus dans cette thèse constituent une étape importante pour les futures études sur ces vitrocéramiques. Les vitrocéramiques émettrices de lumières multicolores développées dans ce travail ont des applications prometteuses dans les domaines de l'éclairage LED multicolore, du stockage d'informations et de la lutte contre la contrefaçon.

In this dissertation, the crystallization mechanism and luminescent properties of oxide-based glass and glass ceramics have been studied. Oxyfluoride glass ceramics (containing BaxREyF2x+3y crystals), germanate glass ceramics (containing ZnAl2O4, LiGa5O8, ZnGa2O4, and Zn2GeO4 crystals) and silicate glass ceramics (containing Sr13Al22Si10O66 crystal) were prepared. The effects of glass composition and glass preparation process on crystallization were determined. The luminescence mechanism of the glass ceramics was also discussed. Specifically, for Er3+/Yb3+ co-doped oxyfluoride glass ceramics, multicolor emissions were obtained. For germanate glass ceramics, Mn2+ and defects induced multicolor photoluminescence and persistent luminescence were achieved under the excitation of UV lights. For silicate glass ceramics, defects induced temperature dependent photoluminescence was obtained. In addition, ultra-long sunlight activated persistent luminescence was also obtained in Eu2+ doped GC sample. These results are an important step for future glass ceramic studies. Moreover, the multicolor emitted glass ceramics developed in this work also have clearly potential applications in the fields of multicolor LED lighting, information storage, and anti-counterfeiting.