PREPARATION ET CARACTERISATION DES COUCHES MINCES DU SYSTEME Y2O3-Er2O3-Al2O3-B2O3 POUR LA REALISATION D'AMPLIFICATEURS OPTIQUES PLANAIRES

This work specifies the synthesis and the characterization of amorphous and crystalline powder and thin films materials belonging to the Er2O3-Y2O3-Al2O3-B2O3 system. The main objective of this work was to develop an amorphous thin film samples near to the YAl3(BO3)4 composition with yttrium partially substituted by erbium (Y1-xErxAl3(BO3)4), with the aim to applied these thin films as waveguide amplifiers in the integrated optical systems. The polymeric precursor and the sol-gel methods were applied in order to produce such thin films. To well define the best conditions to obtain amorphous and dense thin films, the powder samples of the same compositions were first characterized by thermal analysis techniques, X-ray diffraction, IR and Raman spectroscopies, high resolution electron microscopy and atomic force microscopy. From thermal analysis and structural results, it was observed that the samples prepared from the polymeric precursor and sol-gel methods exhibit glass transition temperatures, Tg, at 723 and 746 oC and cristallisation temperatures, Tc, at 814 and 830 oC, respectively. These results show that dense, free of cracks, thick and homogeneous thin films could be obtained when they were submitted at a heat treatment in temperatures between Tg and Tc. From the “m-line” spectroscopy technique and luminescence measurements we observed that the Y0.9Er0.1Al3(BO3)4 amorphous thin films can be considered as monomode waveguides showing a high luminescence intensities and a lifetime similar to others amorphous borate systems. These results show the potentiality to apply such amorphous thin films as optical planar amplifiers.Ce travail de thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de matériaux amorphes et cristallin sous forme de poudres et de couche minces du systhème Er2O3-Y2O3-Al2O3-B2O3. L'objectif principal du travail a été de préparer des couches minces amorphes dopées erbium dont la composition est proche de YAl3(BO3)4 (YAB), en vue de la réalisation d'amplificateurs pour l'optique guidée. Pour la synthèse des échantillons, les méthodes des précurseurs polymériques et sol-gel ont été utilisées. Les caractérisations thermiques, structurales et optiques des échantillons, sous forme de poudre et de couches minces, ont été réalisées par l'analyse thermogravimétrique, microcalorimétrie différentielle, diffraction des rayons X, spectroscopie infrarouge à transformé de Fourier, spectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage, microscopie à force atomique, spectroscopie “m-line”, et de luminescence. L'ensemble de ces résultats nous a permis de parfaitement contrôler l'élaboration de couches minces vitreuses de compositions Y1-xErxAl3(BO3)4 (x = 0,02; 0,05; 0,1; 0,3 et 0,5) qui présentent une très bonne homogénéité chimiques et de bonnes propriétés optiques. Les couches minces recuites à des températures comprises entre Tg et Tc, présentent les meilleures conditions pour obtenir des dépôts très denses et homogènes, conduisant à de bonnes efficacité de guidage, d'émission de luminescente et de durées de vie. Les couches vitreuses de composition Y0,9Er0,1Al3(BO3)4 et d'épaisseurs comprises entre 500 et 800 nm sont des guides d'onde monomodes qui présentent durées de vie comparables à d'autres systèmes borates amorphes. Ces résultats confirment la possibilité d'utilisation de ces couches amorphes comme amplificateurs pour l'optique guidée