Caractérisation structurale et de photoluminescence des nanopoudres YPO4 synthétisées par la voie sol-gel dopées aux ions Pr3+

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 :Pr^3+

? 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 :Pr^3+

^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].

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Chapitre III Caractérisation structurale et spectroscopie de photoluminescence des nanopoudres YPO4 :Pr^3+

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

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