Propriétés de fluorescence de l'ion Mn²+ au sein de la matrice SrMnF₄ de structure fluorine et étude des transferts d'énergie Gd³ → Tb³+, Eu³+ dans LiNaY₂F8 et K₂GdF5

Abstract

Ce travail présente les propriétés de fluorescence de l’ion M²⁺ dans un fluorure inédit et des ions Gd³⁺, Tb³⁺ et Eu³⁺ dans deux matériaux à base de gadolinium, l’un dilué LiNaY₂F₈ : Gd³⁺ et l’autre stoechiométrique K₂GdF₅. L’investigation dans le système SrF₂-MnF₂ a permis de mettre en évidence à haute température un composé nouveau dans la stoechiométrie 1-1 (SrMnF₄) et de structure apparentée à la fluorine (CaF₂). Un laser à impulsions accordable de largeur spectrale 0,5 cm-¹ ou une lampe au xénon sont utilisés pour exciter sélectivement dans l’U.V ou dans le visible un des niveaux adsorbants des ions étudiés à différentes températures. L’étude de la fluorescence ses échantillons de CaF : Mn²+ préparés à 870 °C montrent précisément l’intervention de deux espèces fluorescentes : l’une, à basse concentration en ions Mn²+, emet dans le vert et s’apparente à la fluorescence des échantillons de CaF : Mn²⁺ préparés à 760 °C ; l’autre, à forte concentration en ions Mn²+, emet dans rouge-orangé de manière analogue au composé SrMnF₄. L’analyse des spectres et des déclins de la fluorescence ultraviolette de l’ion Gd³⁺ inséré dans LiNaY₂F₈ montre sans ambiguité l’existence de deux sites cristallographiques pour l’ion Y³⁺ dans ce matériau. Ainsi l’ion Gd³⁺ s’avère être une sonde structurale ponctuelle très sensible à l’organisation du solide au niveau des polyèdres de coordination. Lorsque les deux ions Gd³⁺ et Tb³⁺ ou Gd³⁺ et Eu³⁺ coexistent dans LiNaY₂F₈ ou K₂GdF₅, des transferts d’énergie Gd³⁺→ Tb³⁺ et Gd³⁺ → Eu³⁺ sont mis en évidence faisant intervenir essentiellement les niveaux ⁶I7/2 de Gd³⁺ et ⁵D₄ de Tb³⁺ ou ⁵Do de Eu³⁺. Dans les deux matériaux, le transfert Gd³⁺ → Tb³⁺ est plus important que le transfert Gd³⁺ → Eu³⁺. Néanmoins ils demeurent très efficaces, particulièrement dans le matériau stoechiométrique K₂GdF₅, montrant que la diffusion accroît le transfert.