Couches minces optiques sol-gel (élaboration, analyse et étude locale de l'environnement de l'ion erbium dopant)

Le procédé sol-gel permet de réaliser des couches minces de haute qualité optique de Ta2O5, TiO2 et ZrO2. Le dopage homogène à l'échelle moléculaire conduit à l'élaboration de guides d'ondes dopés Er3+. Ces ions présentent une désexcitation radiative au voisinage de 1,5 micromètre, domaine d'intérêt pour les télécommunications. TiO2 et ZrO2 sont retenus pour leur faible énergie de phonon (inférieure à 650 cm-1). La détermination de la structure locale autour de l'erbium incorporé dans ces films (1 et 5% en rapport Er/X, ou X = Ti ou Zr) est indispensable à la connaissance et a l'exploitation de ces matériaux. L'évolution de la structure cristallographique de ces couches hôtes est suivie en fonction des paramètres d'élaboration (concentration et température de traitement thermique), et l'environnement local de l'erbium dans ces matrices est étudié, en fonction de ces paramètres, par spectroscopie d'absorption X (XAS). L'insertion de l'erbium dans le réseau en substitution de Ti ou Zr est vérifiée par l'absence de corrélation Er-Er à courte distance (premiers et seconds voisins) , pour des températures de recuit inférieures à 1000C. Dans le cas de TiO2, l'erbium s'insère dans la structure anatase en dilatant les couches des plus proches voisins. Une concentration des distances de ces couches est observée, traduisant une relaxation de la matrice avec l'augmentation de la température de recuit. Pour ZrO2, une déformation de l'octaèdre des oxygènes premiers voisins de l'erbium, par rapport à la structure cristallographique de la zircone quadratique dans laquelle l'erbium s'insère, est observée. Pour les hautes températures de traitements thermiques (1000C), la phase mixte Er2Ti2O7 apparaît et coexiste avec la phase TiO2 rutile. Pour ZrO2 (à1000C) la phase monoclinique (baddeleyite) coexiste avec la zircone quadratique. L'influence de la concentration (1 ou 5 %) sur l'environnement de l'erbium n'est pas observable sauf à 1000C.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF