Caractérisation des poudres de ZnO pur et dopé europium élaborées dans l’isopropanol supercritique

Abstract

Ce travail porte sur les caractérisations structurale et optique des aérogels du ZnO pur et dopé europium élaborés dans l’isopropanol supercritique (235 °C, 54 bars) à partir de l’acétate de zinc dihydraté, le méthanol et les nitrates d’europium hexahydratés. La concentration atomique en europium est de 3%. Les aérogels ont été caractérisés par la DRX, la spectroscopie infrarouge, l’absorption optique et la photoluminescence. La diffractométrie a révélé une structure polycristalline de type hexagonale wurtzite. L’introduction des atomes d’europium dans la matrice du ZnO a amélioré la qualité des cristallites et a augmenté les paramètres structuraux après l’occupation des sites de Zn2+ par les ions Eu3+.Les spectres ATR-IR ont montré une grande pureté des aérogels élaborés et un décalage de la bande d'absorption liée à la liaison Zn-O vers le côté des grands nombres d'onde après le dopage. Les spectres UV-visible ont montré une forte bande d'absorption et une augmentation du gap optique après le dopage Eu. Les spectres PL ont montré que les ions Eu3+ introduits dans la matrice du ZnO diminuent l'émission UV et augmentent celle du visible, indiquant une augmentation de la concentration des défauts intrinsèques comme les lacunes d'oxygène (émission verte), de défauts surfaciques (émission bleue) et de lacunes de zinc (émission rouge) et, en plus ils diminuent l'émission excitonique. This work focuses on the structural and optical characterizations of pure and europium-doped ZnO aerogels elaborated in supercritical isopropanol (235 ° C, 54 bars) from zinc acetate dihydrate, methanol and europium nitrates hexahydrates. The atomic concentration of europium is 3%. The aerogels were characterized by XRD, infrared spectroscopy, optical absorption and photoluminescence. XRD measurements revealed a polycrystalline structure type hexagonal wurtzite. The introduction of europium atoms into ZnO cell improved the quality of the crystallites and increased the structural parameters after the occupation of Zn2+ sites by Eu3+ ions. ATR-IR spectra showed high purity of elaborated the aerogels and a shift of the absorption band assigned to the Zn-O bond towards the large wavenumbers side after doping. UV-visible spectra showed a strong absorption band and an increase in the optical gap after Eu doping. PL spectra showed that the Eu3+ ions introduced into the ZnO matrix decrease UV emission and increase the visible one, indicating an increase in the concentration of intrinsic defects such as oxygen vacancies (green emission), surface defects (blue emission) and zinc vacancies (red emission) and, in addition, they decrease the exciton emission.