Sol-gel synthesis and characterization of luminescent nanostructured materials for a new generation of free-mercury lamps

Synthèse par voie sol-gel et caractérisation de matériaux luminescents nanostructurés applicables dans une nouvelle génération de lampes propres

Audrey Caumont-Potdevin (1)

1 ICCF - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand

Pure and Tb3+ and/or Ce3+-activated aluminum garnets Ln3Al5O12 (Ln=Y or Gd) have been synthesized by the sol-gel process from alkoxide precursors. Both powders and thin films have been elaborated. Structural studies (XRD, IR and Raman spectroscopies) have revealed Ln3Al5O12 crystallizes from 800°C which is a much lower crystallization temperature than that required by the solidstate reaction (1500°C). Sols, xerogels and crystallized powders have been analysed by XRD, XAS, SAXS or 27Al NMR. These studies have pointed out an earlier structural organization of the garnet matrices when acetylaceton, used as a chelating agent, had been added. Optical properties of the different kinds of samples have also been investigated : optimal doping rates of Tb3+ and Ce3+ upon VUV, UV or blue excitations have been determined. This work undoubtedly demonstrates the application potentialities of these materials in a new generation of free-mercury lamps, using a Xe-Ne plasma or a LED as excitation sources.

Des aluminates de formulation Ln3Al5O12 (Ln=Y ou Gd) purs ou dopés par les ions Tb3+ et / ou Ce3+ ont été synthétisés sous forme de poudres et de films minces à partir de précurseurs alcoxydes grâce au procédé sol-gel. Les études réalisées par DRX, spectroscopies IR et Raman ont montré que ces phases sont obtenues pures dès 800°C contre 1500°C par les voies de céramisation classiques. Les analyses EXAFS, SAXS et RMN 27Al menées sur les sols, xérogels et poudres cristallisées ont mis en évidence une organisation structurale plus précoce de la matrice aluminate en présence de l'acétylacétone, utilisé comme agent chélatant. Les propriétés optiques des différents échantillons ont été étudiées : les taux optimaux d'ions dopants ont été déterminés sous exitations VUV, UV et bleue. L'ensemble de ce travail montre clairement les potentialités d'applications de ces matériaux dans une nouvelle génération de lampes propres à excitation plasma ou basées sur la technologie des DELs

Mots clés: sol-ge; alkoxides chemistry; acetylaceton; structural organization; photoluminescence.

Mots clés: aluminates; terbium; cérium; sol-gel; chimie des alcoxydes; acétylacétone; organisation structurale; photoluminescence. Abstract structurale; photoluminescence. Abstract terbium; photoluminescence. Abstract

Domaines: Matériaux

Audrey Caumont-Potdevin. Synthèse par voie sol-gel et caractérisation de matériaux luminescents nanostructurés applicables dans une nouvelle génération de lampes propres. Matériaux. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. Français. ⟨NNT : 2007CLF21751⟩. ⟨tel-00718049⟩