Élaboration, caractérisation et modélisation des phénomènes de luminescence du monoaluminate de strontium dopé à l'europium et au dysprosium SrAl₂O₄

155 pagesThis work has been dedicated to the study of a phosphorescent pigment (phosphor), the strontium monoaluminate activated with europium and dysprosium: SrAl2O4 : Eu, Dy. It led to the modeling of the luminescence (fluorescence & thermoluminescence (TL)) (chapter IV). This system is acting as battery. Exposed to sunlight, it stores energy by trapping electrons and holes in the compound's point defects. At ambient temperature, these charge carriers are released and the following recombination process gives rise to the observed green light emission (525nm). The role of each part of the system (the matrix, SrAl2O4, and the doping elements, Eu & Dy) had to be clarified to understand the underlying optoelectronic mechanisms. The first part of this work has thus been dedicated to the matrix study, leading to the set up of a solid state synthesis route, from strontium carbonate and gamma alumina. The influence of the synthesis parameters (reactants' stoechiometry, duration, temperature and atmosphere) allowed to characterize the optoelectronic properties of the matrix (Blue fluorescence at 440nm & 3 TL peaks at -170, -70 and O°C). The dysprosium rolé, the europium one and then their interaction have been particularly studied (chapter III). The green emission has thus been ascribed to divalent europium (Eu2+), while the Eu-Dy interaction is responsible for the phosphorescence process.Ce travail est consacré à l'étude d'un pigment phosphorescent (luminophore), le monoaluminate de strontium dopé à l'europium et au dysprosium : SrAl2O4 : Eu, Dy. Il a abouti à la modélisation de la luminescence de ce composé (fluorescence & thermoluminescence (TL)), exposée à l'aide du schéma des bandes d'énergie usuellement employé pour décrire ces phénomènes (chapitre IV). Ce système s'est révélé se comporter comme une pile, stockant, sous l'effet de la lumière du jour, de l'énergie sous forme de paires électron/trou dissociées. Chaque partie, piégée par les défauts du luminophore, est libérée par activation thermique a température ambiante. Elles se recombinent ensuite libérant le surplus d'énergie sous forme d'une émission lumineuse verte (525 nm). L'explication de ces mécanismes optoélectroniques à nécessité la compréhension du rôle de chacun des composants du système : la matrice (SrAl2O4) et les éléments dopants (Eu & Dy) identifié séparément. La première partie de ce travail (chapitre II) à pour cela été dédiée à l'étude de la matrice et a permis de mettre au point un mode de synthèse par réaction solide/solide, sous atmosphère contrôlée, entre le carbonate de strontium et l'alumine gamma. L'influence des différents paramètres de synthèse (stœchiométrie des réactants, durée, température et atmosphère de calcination) a permis de caractériser les propriétés optoélectroniques de la matrice (Emission de fluorescence bleue a 440 nm & 3 pics de TL à - 170, -70 et 0°c). Le rôle du dysprosium, puis de l'europium et enfin leur interaction ont fait l'objet d'une étude particulière (chapitre III). L'émission verte à 525 nm a ainsi pu être attribuée à l'europium divalent (Eu2+), l'interaction Eu-Dy étant quant à elle responsable du phénomène de phosphorescence