Investigations des propriétés photoluminescentes des nanoparticules de ZnS dopées
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
Abstract
ZnS nanocrystals are promising candidates for the development of non-toxic, high-performance nano luminophores. Thanks to their size and high absorption, these nano-luminophores allow the exploitation of nano-optical effects that can increase their emission efficiency. And allowed the most used methods to improve these properties and well it is doping. Therefore, we decided to study three series with different dopants (Ca2+, Dy3+, Sm3+, Ag+, Co2+) of different families of materials. And in order to better exploit this method we have also made double doping. This paper first presents ZnS and most of these interest properties and applications. Then we describe the method used for the synthesis which is hydrothermal while explaining the different parameters studied to optimize the procedure. The NPs synthesized were characterized by ray diffraction (DRX), structural analysis as a function of temperature under controlled atmosphere (HTK), RAMAN spectroscopy, as well as scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) in order to determine the morphology. The optical study of the different NPs was done using excitation photoluminescence (PLE), emission photoluminescence (PL), lifetime (LT) and quantum yield (QY). At the finals we were able depending on the doping not only to modify the crystalline structure and these parameters but also to make a phase change and move to a two-phase structure. While the luminescent study has allowed us to see the improvement of the PL as well as the LT depending on the dopant but also other effects that have been explained and details. The study was carried out in order to deepen the understanding of the mechanisms responsible for such effects
Description
Les nanocristaux ZnS sont des candidats prometteurs pour le développement de nano-luminophores non-toxiques et performants. Grace à leur taille et à leur forte absorption, ces nano-luminophores permettent l’exploitation d’effets nano-optiques pouvant augmenter leur efficacité à l’émission. Parmi les méthodes les plus utilisée pour améliorer ces propriétés il y a le dopage. De ce fait nous avons décidé d’étudier trois séries avec différents dopants (Ca2+, Dy3+, Sm3+, Ag+, Co2+) de différentes familles de matériaux. Et afin de mieux exploiter cette méthode nous avons aussi fait des doubles dopages. Ce document présente dans un premier temps, le ZnS ainsi que la plupart de ses propriétés intéressantes et ses applications. Ensuite nous passons à la description de la méthode utiliser pour la synthèse qui est l’hydrothermale tout en expliquant les différents paramètres étudiés pour optimiser le mode opératoire. Les NPs synthétisés sont caractérisés par la diffraction des rayons (DRX), analyse structurale en fonction de la température sous atmosphère contrôlée (HTK), spectroscopie RAMAN, ainsi que la microscopie électronique à balayage (MEM) et la microscopie électronique a transmission (MET) afin de déterminer la morphologie. L’étude optique des différentsNPs a été faite en utilisant la photoluminescence d’excitation (PLE), la photoluminescence d’émission (PL), durée de vie (DV) et rendement quantique (RQ). Aux finales nous avons pu en fonction du dopage non seulement modifier la structure crystalline et ses paramètres mais aussi faire un changement de phase et passer à une structure biphasée. Tandis que l’étude luminescente a permis de constater l’amélioration de la PL ainsi que la DV en fonction des dopants mais aussi d’autres effets qui ont été expliqués et détaillés. L’étude a été menée afin d’approfondir la compréhension des mécanismes responsables de tels effets.