Etude de l'effet de la taille ionique de terres rares sur les propriétés physiques de Grenat et Pérovskite.

Abstract

Notre étude a consisté à essayer d'élaborer des matériaux appartenant à la famille grenat A3AI5O12 et pérovskite AAIO3, connus par leurs applications optique et électrique en raison de leur dureté et de leur bonne conductivité électrique et thermique. La diffusion de la lumière par les joints de grains dans ces matériaux est fortement réduite car la symétrie cubique de ces dernier leur confère un caractère isotrope, ils sont donc très favorable aux applications laser. L'objectif de notre travail est l'incorporation dans ces composés de nouveaux éléments de même propriétés que l'élément A. Nous avons étudié la faisabilité de leur élaboration, en tenant compte de la taille ionique des ions tels que les éléments Gadolinium, Lutécium, Europium et Erbium. Nous avons réalisé des expériences d'élaboration pour différentes conditions comme: la température de synthèse, la proportion d'éléments terre rares dans le composé, la nature de l'élément dopant, afin d'étudier les transitions de phases entre les différentes structures cristallines et trouver la limite dépendante sur la phase de ces matériaux, dont la plupart appartiennent à la famille pérovskite L'analyse de diffraction des rayons X a montré que la température est une condition très importante dans l'évolution de la formation du matériau en fonction du mélange stœchiométrique (5AI2O3 / 3A2O3). La présence du Gadolinium (Gd) est nécessaire pour améliorer les propriétés optiques du composé, en plus Gd a une faible valeur d’électronégativité, mais sa taille de 1.053 Ao empêche la formation du grenat, ce qui nous a poussé a ajouté l'élément terre rare Lu de taille relativement plus faible que Gd, pour améliorer la stabilité la phase grenat. Les résultats ont montré que le rapport des concentrations du lutécium avec le gadolinium Gd/Lu est un facteur important sur l'évolution de la formation des phases YAP, YAM et YAG comme définies sur les diagrammes des phases. Afin de déterminer la fréquence de vibration des groupements Gd-O, Al-O, Lu-O, Eu-0 et Er-0, nous avons analysé nos composés par spectroscopie infrarouge (FTIR). Nous avons noté la présence de distorsions des sites dodécaédriques occupés par les terres rares, et ce en fonction des taux de dopage des ions trivalents Er3+ et Eu3+. Cela est probablement du aux différences des tailles ioniques de ces éléments lanthanides. D'autre part, les deux ions terre rare Er+, Eu3+ sont connus pour leur émissions radiatives dans le visible et l'infrarouge. Leur propriétés spectroscopiques, dans le visible peuvent être obtenues et les excitant par les longueurs d'ondes 1= 489 nm (Er3+, Grenat) et 2 = 360 nm (Eu3+, pérovskite).