III.4.1.3 Analyse infra-rouge FTIR
Pour suivre la disparition des différents
résidus chimique existants dans la poudre YPO4 :Pr3+ (0.1%.
at) au cours sa croissance cristalline après les différents
traitements thermiques, nous avons enregistré les spectres d'absorption
FT-IR des différentes nanopoudres, figure III.14.
Région (a)
Région (c)
Région (b)
T=200°C
T=300°C T=500°C T=700°C
T=900°C T=1050°C
|
800 1600 2400 3200 4000
Nombre d'onde (cm-1)
Figure III.14. Spectres FTIR des nanopoudres
YPO4 :Pr3+ (0.1%. at) recuite à différentes
température.
En me basant sur le spectre FTIR de la poudre recuite à
200°C, nous avons divisé les différentes bandes d'absorption
caractéristiques aux résidus chimiques en trois régions
:
? Région (a): Au-dessus 2500
cm-1, cette bande d'absorption correspond aux vibrations des
liaisons O-H dues à la
présence de molécules d'eau (en volume) dans les
poudres [12,15], l'intensité de cette bande elle
très significative dans le cas de la poudre recuite
à 200°C , une diminution brusque dans
l'intensité de cette bande
après un recuit à 300°C causée par élimination
de la plus part des molécules d'eau, ensuite une
disparition graduelle de cette bande s'est provoqué jusqu'à sa
disparition totale à T=900°C.
10
b
10
à
Physique des matériaux 59
Chapitre III Caractérisation structurale et
spectroscopie de photoluminescence des nanopoudres YPO4
:Pr3+
|
|
? Région (b): Cette
région comprise entre 1530 et 2500 cm-1, elle présente
deux bandes d'absorption attribuées respectivement aux vibrations des
liaisons C-O (2337cm-1) due au molécule CO2 ,et aux
vibrations des liaisons O-H dues à la présence de
molécules en surface des nanopoudres [12,15]. Ces bandes sont plus
prononcées juste dans le cas de la poudre recuite à
T=200°C.
? Région (c):Au-dessous de 1500
cm-1, plusieurs bandes d'absorption sont observées :
- Les bandes observées à 800 cm-1 et
à 1312cm-1 sont attribuées aux vibrations du groupe
chimique NO3- [15], ces bandes existent seulement pour la poudre
recuite à T=200°C.
- Les bandes observées à 518
cm-1, 826 cm-1 et à 993 cm-1 sont
caractéristiques aux vibrations du groupe chimique PO4-3
[15,16].
Les résultats d'analyse FT-IR révèle que
tous les résidus chimiques présents dans les nanopoudres
s'éliminent totalement à partir de la température de
recuit T=900°C.
III.4.2 Spectroscopie de photoluminescence
III.4.2.1 Transitions interconfigurationnelles 4f2--4f15d1
a. Spectres d'excitation
Les spectres d'excitation des nanopoudres YPO4:
Pr3+ (0.1 %. at) calcinées à différentes
températures (T=200, 300, 500, 700, 1050°C) ont été
enregistrés à la température ambiante sous émission
UV à ëem =260 nm ; les résultats obtenus sont
présentés sur la figure III.14.
Les nanopoudres recuites à 200 et 300 °C, ne
présentent aucune bande d'absorption, tandis que les nanopoudres recuite
à des températures égale à 500, 700, 1050 °C
présentent une bande d'absorption localisée dans la région
UV attribuée aux transitions interconfigurationnelles 4f2
(3H4)? 4f5d. L'intensité de cette bande croit avec la
température de recuit, cela est dû à la croissance
cristalline et l'amélioration de la cristallinité des
nanopoudres.
Physique des matériaux 60
Chapitre III Caractérisation structurale et
spectroscopie de photoluminescence des nanopoudres YPO4
:Pr3+
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|
8,0x104
6,0x104
4,0x104
2,0x104
1,4x105
1,2x105
1,0x105
0,0
T=200°C
T=300°C T=500°C T=700°C
T=1050°C
?em=260nm
200 210 220 230 240
?(nm)
Figure III.15. Spectres d'excitation des
nanopoudres YPO4: Pr3+ (0.1 %.at) calcinées à
différentes températures sous émission UV
b. Spectres d'émission
Les figures (III.15a) et (III.15b) présentent les
spectres d'émission des nanopoudres enregistrés sous excitation
UV à ?????? = 230???? dans la région UV (240-400 nm) et
la région Vis (400-700nm).
Les spectres d'émission recuites à T= 500, 300,
900, 1050°C obtenus dans la région UV présentent des
transitions interconfigurationnelles venant du niveau le plus bas 4f5d aux
groupes de niveaux 4f2, par contre dans la région Vis les
spectres d'émission présentent une émission rouge (590nm)
attribuée à la transition intra-configurationnelle
1D2?3H4 dont son origine est le phénomène
PCE (Voir l'effet de la concentration).Une amélioration dans
l'intensité de la fluorescence des différentes transitions avec
la croissance de la température de recuit est constaté, due
à l'amélioration de la structure cristalline du matériau
(élimination des défauts et les différents résidus
chimique) et ainsi que à l'augmentation de la taille des cristallites ;
un comportement similaire a été rapporté dans plusieurs
travaux pour différents matériaux inorganiques dopés aux
ions terres rares [17, 18, 19].
Physique des matériaux 61
Chapitre III Caractérisation structurale et
spectroscopie de photoluminescence des nanopoudres YPO4
:Pr3+
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La nanopoudre recuite à 300°C ne présente
aucune émission, cela peut être expliqué par la
présence des défauts et des impuretés dans sa
structure.
250 300 350 400
? (nm)
400 450 500 550 600 650 700
? ?nm)
1200
4f5d----3H6
1000
4f5d----4F2
800
?Ex=230nm
600
(a)
400
200
0
4f5d----3Pj,I6
T300 T500
T700 T900 T1050
3000
?Ex=230nm
2500
2000
(b)
1500
1000
500
0
T500 T700
T900 T1050
1D2---->3H4
Figure III.16. Spectres d'émission des
nanopoudres YPO4: Pr3+ (0.1 %.at) calcinées à
différentes températures sous excitation UV
Physique des matériaux 62
Chapitre III Caractérisation structurale et
spectroscopie de photoluminescence des nanopoudres YPO4
:Pr3+
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