Etude de la luminescence de la phase hexagonale NaYF₄ activée par Tb₃+ ou Eu₃+

Abstract

Ce travail porte sur l’étude des propriétés de fluorescence de la phase hexagonale NaYF4 activée par les ions Tb3+ ou Eu3+. La terre rare occupe dans ce matériau deux sites cristallographiques inéquivalents de même symétrie ponctuelle C3h, d’après les données cristallographiques. Un laser à impulsions accordable de largeur spectrale inférieure à 0,5 cmˉ¹ ou une lampe au xénon sont utilisés pour exciter sélectivement dans l’U.V. ou dans le visible un des niveaux absorbants des ions étudiés à différentes températures. L’analyse des spectres et des déclins de la fluorescence visible de ces ions montre que la symétrie C3h n’est pas respectée pour ces deux ions. Il y a un abaissement de la symétrie de C3h à Cs. Lorsque l’ion Tb3+ est excité dans le niveau 5D3, le peuplement du niveau inférieur 5D4 est dû à un processus de relaxation croisée 5D3 – 5D4 et 7F6 – 7F0,1 par un mécanisme d’interaction électrostatique quadrupôle-quadrupôle. Par ailleurs la migration de l’énergie excitatrice dans le niveau 5D4 s’explique par un processus de diffusion limitée. Pour l’ion Eu3+, l’excitation directe par le rayonnement fourni par un laser à azote à 337,1 nm induit sur les spectres de fluorescence des matériaux faiblement dopés des raies satellites très intenses dans la région 5D0 → 7Fj. Pr la comparaison des spectres de réflexion diffuse et d’excitation de la fluorescence ainsi que des cinétiques de fluorescence, ces raies ont été attribuées à des ions Eu3+ proches voisins d’une impureté oxygène (Eu3+ - O²ˉ ou OHˉ), voire même à deux ions Eu3+ couplés via, soit l’impureté oxygène elle-même, soit une lacune de fluor (Eu3+ - O²ˉ(OHˉ) – Eu3+).