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Theses Year : 2013

Influence of Yb3+ and Er3+ ions environment on the evolution of its' luminescent properties in oxide glasses under ionizing irradiation

Influence de l'environnement des ions Yb3+ et Er3+ sur l'évolution de leurs propriétés de luminescence dans des verres d'oxydes sous l'irradiation ionisante

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Abstract

We have investigated the effects of ionizing irradiation (e¯- and γ-) on the Yb3+ and Er3+ luminescent properties in aluminosilicate (AS) and phosphate glasses by trying to understand the impact of initial Yb3+ environment and mostly the role of Yb cluster. For that, AS and phosphate glasses containing different amount of Yb clusters were irradiated in 104-2∙109 Gy dose range. At first, we have shown that the point defect fading is slow down by a clustering effect in the glass. We have obtained a 2-step dependence of point defects quantity versus lg(dose). The cluster presence limits the defect production in the high dose range, whatever the glass composition (AS or phosphate). Consequently, we observed the same two-regions trends for the 2F5/2 lifetime as a function of the lg(dose). But for high content of cluster, the lifetimes value decreases linearly within lg(dose). This result does not depend on the glass type nor on the rare earth element (Er3+), implying a more general mechanism that implying one type of defect in particular. Secondly, we have interpreted the strong variation of the complex EPR signal in phosphate glasses within glass composition, dose and time with the formation of at least 8 point defects. In addition, the origin of the luminescent diamagnetic defect is discussed.
Nous avons étudié les effets de l'irradiation ionisante (e¯- et γ-) sur les propriétés luminescentes des ions Yb3+ et Er3+ dans des verres aluminosilicates (AS) et phosphates en essayant de comprendre l'impact de l'environnement initial de Yb3+ et surtout le rôle des clusters d'Yb. Pour cela, des verres AS et phosphates contenant les quantités différentes de clusters d'Yb ont été irradiés à des doses comprises entre 104 et 2∙109 Gy. Nous avons montré que la relaxation des défauts ponctuels est ralentie en présence de clusters d'Yb dans le verre. La quantité de défauts ponctuels en fonction du lg(dose) est stable aux faibles doses puis décrit une courbe en cloche. La présence des clusters d'Yb limite la production de défauts aux doses élevées, quelle que soit la composition du verre (AS ou phosphate).En conséquence, la variation de la durée de vie de l'état excité 2F5/2 en fonction du log de la dose décrit deux régions. Pour un fort contenu de cluster d'Yb, la durée de vie diminue linéairement avec le log de la dose. Ce résultat ne dépend pas du type de verre, ni de la nature de l'élément terre rare (Er3+). Ceci signifie qu'il existe un mécanisme plus général n'impliquant pas un 'un type de défaut particulier. De plus, la complexité du signal RPE dû aux défauts ponctuels dans les verres phosphates a été interprétée grâce à la forte évolution de celui-ci en fonction de la composition du verre, de la dose et du temps. Au moins 8 défauts ponctuels paramagnétiques ont été identifiés ainsi qu'un défaut diamagnétique luminescent dont l'origine est discutée.
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Dates and versions

pastel-00939232 , version 1 (30-01-2014)

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  • HAL Id : pastel-00939232 , version 1

Cite

V. Pukhkaya. Influence of Yb3+ and Er3+ ions environment on the evolution of its' luminescent properties in oxide glasses under ionizing irradiation. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Ecole Polytechnique X, 2013. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00939232⟩
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