Propriétés spectroscopiques des monocristau

Caractérisations structurale et spectroscopique des matrices

Caractérisation structurale et spectroscopique de la matrice SrF2 :Tm3+(2% mol)

Diffraction des rayons X(DRX) sur un monocristal de SrF2 : Tm3+ (2% mol) L’analyse en diffraction des rayons X a été obtenues par le diffractomètre BRUKERAXS D8 en utilisant le rayonnement Kα de l’anticathode en cuivre (CuKα) de longueur d’onde λKα = 1,54402 ˚A et un filtre en graphite. Le diffractrogramme du monocristal SrF2 : Tm3+ (2% mol.) est montré sur la figure IV. 1. Il présente un pic intense situé à 2θ = 30.79◦ et un deuxième pic d’intensité beaucoup plus que celle du premier situé à 2θ = 64.13◦ . Figure IV. 1 : Diagramme de diffraction de rayons X du monocristal SrF2 :Tm3+ (2% mol.) Ces deux pics fins sont indexés comme étant associés aux plans réticulaires (200) et leurs plans harmoniques (400) indiquant que le monocristal est bien cristallisé et qu’au cours de la croissance c’est la direction (200) qui est la plus favorisée. Le traitement du spectre s’effectue par une fonction gaussienne de chaque pic de diffraction et en extraire la position exacte en 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 (200) (400) Intensity (a.u.) 2 Theta (degree) Chapitre IV Propriétés spectroscopiques des monocristaux 62 2θ. La mesure de leur diamètre permet de calculer les distances inter-réticulaires correspondantes l’ensemble des paramètres sont reportés dans Le tableau IV. 1 Position 2θ (en degré) dhkl (Å) h k l 30.79◦ 2.809 2 0 0 64.13◦ 1.454 4 0 0 Tableau IV. 1 : Paramètres du diagramme DRX de la matrice SrF2 : Tm3+ (2% mol.) Avec dhkl : la distance inter- réticulaires entre plans réticulaires d’indices h, k, l Les distances inter-réticulaires dhkl sont données par la relation : 𝑑ℎ𝑘𝑙 = 𝜆𝑘α 2 sin𝜃 IV-1 Le paramètre de maille a est déduit à partir de la relation suivante pour chaque plan réticulaire : 𝑑ℎ𝑘𝑙 = 𝑎 √ℎ2+𝑘 2+𝑙 2 IV-2 Sur la base de ces données, le paramètre de maille trouvé à partir de deux pics de diffraction est estimé à 5803 Å .Cette valeur est très proche de celles rapportées dans la littérature .

Spectre d’absorption à température ambiante des monocristaux SrF2 :Tm3+(2%)

Les spectres d’absorption ont été réalisés à température ambiante à l’aide d’un Spectrophotomètre Cary 5000 couvrant le domaine électromagnétique de 175 nm à 3300 nm. La résolution spectrale est de 1 nm pour l’infrarouge et 0,4 nm pour les bandes d’absorption UV-Visible. Comme la matrice cristalline SrF2 est isotrope, les spectres d’absorption ont obtenus sans utilisation d’un polariseur biréfringent sur tout le domaine spectral UV-Visibleproche infrarouge. Nous avons enregistrés les spectres d’absorption sur des monocristaux de SrF2 : Tm3+ (2% mol.) dans la gamme spectrale de longueurs d’onde allant de 200 à 2200 nm. Chapitre IV Propriétés spectroscopiques des monocristaux 63 La première partie du spectre, enregistrée entre 200 et 800 nm (Figure IV. 2.a) se compose de plusieurs bandes d’absorption fines et bien structurées. Elles sont positionnées aux positions 258, 283, 352, 460, 678 et 770 nm. Ces bandes UV-Visible sont affectées aux transitions à partir du niveau fondamental 3H6 d’ions Tm3+ vers les multiplets 3P2,, 3P0+ 1 I6, 1D2, 1G4, 3F3+ 3F2 et 3H4 par ordre croissant de longueurs d’ondes, respectivement. La deuxième partie du spectre enregistré sur le domaine 950-2200 nm, ne présentent que deux bandes infrarouges qui sont très larges par rapport aux bandes observées sur le domaine spectral UVVisible. Elles sont situées aux longueurs d’ondes 1202 nm et 1620 nm. Les transitions associées à ces bandes sont schématisées sur la figure IV.3. Elles correspondent aux transitions du niveau fondamental 3H6 vers le3H5 et 3F4 respectivement (Figure IV.2.b).Toutes les bandes observées dans les deux parties du spectre d’absorption sont dues qu’à l’interaction dipolaire électrique, à l’exception de la transition infrarouge 3H6→3H5 qui regroupe à la fois la contribution dipolaire électriques et magnétiques. La transition3H6→3F4 transition (∆J = 2), qui est très sensible à l’environnement de l’ion de terre rare optiquement actif, est appelé transition hypersensible .

Exploitation des spectres d’absorption en théorie de Judd-Ofelt

Nous avons exploité les spectres d’absorption enregistrés à température ambiante pour déterminer les propriétés spectroscopiques au moyen de la théorie de Judd-Ofelt (JO) qui a été décrite au troisième chapitre. Pour ce faire, nous devons d’abord connaître la longueur d’onde moyenne, la section efficace d’absorption de chaque bande d’absorption. La longueur d’onde moyenne est exprimée par la relation : 𝜆 = ∫ 𝜆𝐷𝑂(𝜆)𝑑𝜆 ∫ 𝐷𝑂(𝜆)𝑑𝜆 IV-7 L’ensemble des valeurs des longueurs d’ondes moyennes pour les principales bandes d’absorption nettes sur le spectre ainsi que les section efficaces d’absorption correspondantes sont portées sur le tableau IV. 2. L’indice de réfraction de SrF2 à chaque longueur d’onde est tiré de la loi de dispersion .