Propriétés spectroscopiques des ions chrome dans différents verres et vitrocéramiques
Institution:
Rennes 1Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The objective of this study is to develop materials with potentially tunable wide absorption or emission bands. Several families of chromium doped glasses have been synthesized to study the chemical environment's impact of chromium ions on absorptions and emissions. The first chapter reviews the optical properties of chromium ions with different valences and coordination numbers in wide variety of hosts. The chapter 2 is devoted to chalcogenide glasses doped with chromium which is found mainly in Cr⁶⁺ and Cr³⁺ forms. This latest valence is responsible of two absorption bands centered at 455 and 685 nm. The emission band is centered at 1100 nm with a lifetime of a few microseconds. The crystallization of these glasses does not lead to an increase or a structuring of luminescence and chromium ions are not incorporated in crystals. The chapter 3 is on chromium ions in oxyfluoride environment. This variation of the size of ligands, compared to that of sulfide studied in chapter 2, causes a shift of absorption and emission bands towards shorter wavelengths. Cr3+ ions absorb around 440 and 620 nm and the emission band is centered at 880 nm. In a glass-ceramic, the emission is structured and centered at 740 nm. Lifetimes are in the order of milliseconds. The chapter 4 describes oxysulfide glasses. Different synthesis ways have been studied in order to conserve sulfur in the glass. It has been demonstrated that the way of synthesis significantly affects the chromium ions' valences. Chromium ions are able to be in Cr⁴+ or Cr³⁺ forms with very different absorptions and emissions.
Abstract FR:
Cette étude a pour objectif de développer des matériaux possédant de larges bandes d'absorption ou d'émission potentiellement ajustables. Plusieurs familles de verres dopés au chrome ont été synthétisées pour étudier l'influence de l'environnement chimique de ce dopant sur ses absorptions et émissions. Le premier chapitre recense le comportement optique des ions chrome avec différentes valences et nombres de coordination dans de nombreuses matrices. Le chapitre 2 explore les verres de chalcogénure dopés au chrome retrouvé sous forme de Cr⁶⁺ et Cr³⁺. Cette dernière valence est responsable de deux bandes d'absorption centrées entre 455 et 685 nm. La bande d'émission, comme dans toutes les matrices amorphes, est attribuée à la transition interconfigurationnelle. Elle est centrée vers 1100 nm avec des durées de vie de quelques microsecondes. La céramisation de ces verres n'entraine pas d'augmentation ni de structuration de la luminescence et les ions chrome ne sont pas incorporés dans les cristaux. Le chapitre 3 étudie les ions chrome dans un environnement d'oxyfluorure. Cette variation de taille de ligands entraine un décalage des bandes d'absorption et d'émission. Les ions Cr3+ absorbent autour de 440 et 620 nm et la bande d'émission est centrée vers 880 nm. Dans une vitrocéramique, l'émission est structurée et centrée vers 740 nm. Les durées de vies sont de l'ordre de la milliseconde. Le chapitre 4 décrit des verres à base d'oxysulfure. Différents modes de synthèse ont été étudiés pour conserver le soufre dans le verre. Il a été démontré que le mode de synthèse influence significativement la valence des ions chrome qui peuvent être prioritairement sous forme de Cr⁴+ ou Cr³⁺ avec des absorptions et des émissions très différentes.