Matériaux luminescents

S. Jobic (DR), P. Deniard (DR), E. Faulques (DR), H. Brault (MC), C. Latouche (MC), R. Gautier (CR), F. Massuyeau (IE), Romain Génois (Student).

Un matériau luminescent est un matériau qui émet de la lumière sous l'effet d'une excitation extérieure (rayonnement UV ou bombardement électronique par exemple). Dans ce contexte, nous pouvons distinguer les matériaux dits fluorescents avec des temps de vie de l'état excité compris entre 10^-9 et 10^-3 s et les matériaux à luminescence persistante (aussi appelée phosphorescence) avec une propension à émettre de la lumière pendant plusieurs minutes voire plusieurs heures après cessation de l'excitation. Dans ces deux cas, nous nous intéressons à la caractérisation du phénomène physique, à son origine et son adaptabilité à l'application recherchée. De façon non exhaustives, les matériaux synthétisés sont des des oxydes, des silicates, des aluminosilicates ou des sulfures, sous la forme de poudres micrométriques ou de nanoparticules. Outre la luminescence dans le visible, nous nous orientons de plus en plus vers des matériaux qui donnent lieu à émission dans l’infra-rouge.

 

Emission lumineuse de cinq matériaux phosphorescents sous excitation UV (colonne de gauche) et une fois l'excitation éteinte (enregistrement tous les 5 ')

Luminescence du matériau (Ba,Sr)13Al22Si10O66:Eu en fonction du taux de Sr

Photoluminescence résolue en temps de « quantum dots » de CdSe

Evolution de la photoluminescence de SrAl2O4:Eu lorsque le ratio Eu2+:Eu3+ est controllé

Participants

Actuellement : S. Jobic (DR), P. Deniard (DR), E. Faulques (DR), H. Brault (MC), C. Latouche (MC), R. Gautier (CR), F. Massuyeau (IE), R. Génois (Student)
Précédemment : F. Clabau, G. Denis, G. Behr

Publications

Fine-Tuning the Properties of Doped Multifunctional Materials by Controlled Reduction of Dopants
H. Barroux, T. Jiang, C. Paul, F. Massuyeau, R. Génois, E. E. Gordon, M. Whangbo, S. Jobic, R. Gautier
Chemistry A European Journal, Accepted, 2017

Two-Step Design of a Single-Doped White Phosphor with High Color Rendering
R. Gautier, X. Li, Z. Xia, F. Massuyeau,
 Journal of the American Chemical Society, 139 (4), 1436-1439, 2017

Oxygen-vacancy-induced midgap states of the inverse spinel Mg(Mg,Sn)O₄ responsible for its white and near infrared phosphorescence and up-conversion photo-induced luminescence
G. Behrh, M. Isobe, F. Massuyeau, Hélène Serier-Brault, E. E. Gordon, H-J. Koo, M-H. Whangbo, R. Gautier, S. Jobic
In press, 2017

Synthesis and photoluminescence properties of Ca₂Ga₂SiO₇:Eu³⁺ red phosphors with intense ⁵D₀ ® ⁵F₄ transition
G. Kaur Behrh, R. Gautier, C. Latouche, S. Jobic, H. Serier-Brault
Inorg. Chem., 55, 9144-9146, 2016

A chemical route towards single-phase materials with controllable photoluminescence
G. K. Behrh, H. Serier-Brault, S. Jobic, R. Gautier
Angew. Chem. Int. Ed., 127, 11663-11665, 2015

Preparation of Thin Films of Perovskite-type YAlO₃:Gd³⁺-Pr³⁺ UV Phosphors
Y. Shimizu, K. Ueda, F. Massuyeau, S. Jobic
Thin Solid Film, 571, 90-93, 2014

Temperature and size dependence of time-resolved exciton recombination in ZnO quantum dots,
I. Musa, F. Massuyeau, L. Cario, J. L. Duvail, S. Jobic, P. Deniard, and E. Faulques, Appl. Phys. Lett. 99, 243112 (2011)

Mapping emissive channels of quantum dots: Influence of size and environment on energy transfer in the time domain,
E. Faulques, F. Massuyeau, Q. Wang,D.K. Seo, S. Jobic, Applied Physics Letters, 97, 153111 (2010).

Site preference of Eu2+ dopants in (Ba,Sr)13-xAl22-2xSi10+2xO66 phosphor and its effect on the luminescence properties: Density functional investigation,
G. Denis, X. Rocquefelte, P. Deniard, M-H. Whangbo, S. Jobic, J. Mater. Chem., 19, 9170-9175, 2009

Structure and white luminescence of Eu activated (Ba,Sr)_13‑xAl_22‑2xSi_10+2xO₆₆ materials
G. Denis, P. Deniard, E. Gautron, F. Clabau, A. Garcia, S. Jobic
Inorg. Chem., 47, 4226-4235, 2008

Fluorescence and phosphorescence properties of the low temperature forms of the MAl₂Si₂O₈:Eu²⁺ (M=Ca, Sr, Ba) compounds
F. Clabau, A. Garcia, P. Bonville, D. Gonbeau, T. Le Mercier, P. Deniard, S. Jobic
J. Solid State Chem., 181, 1456-1461, 2008

Formulation of phosphorescence mechanisms in inorganic solids based on a new model of defect conglomeration
F. Clabau, X. Rocquefelte, T. Le Mercier, P. Deniard, S. Jobic, M. Whangbo
Chem. Mater, 18, 3212-3220, 2006

Mechanism of phosphorescence appropriate for the long lasting phosphors Eu2+ doped SrAl2O4 with co-dopants Dy3+ and B3+,
F. Clabau, X. Rocquefelte, S. Jobic, P. Deniard, M.-H. Whangbo, A. Garcia, T. Le Mercier, Chem. Mater., 17, 3904-3912, 2005

Collaborations

• Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux
• Laboratoire Onde et Matière, Bordeaux
• North Carolina State University, Raleigh (USA)
• Université de Sofia (Bulgarie)
• Berkeley (USA)
• University of Warwick (Royaume Uni)
• Arizona State University (USA)
• Kyushu Institute of Technology (Japan)
• University of Science and Technology Beijing (Chine)

ANR et contrats

Contrats industriels avec Rhodia Electronics & Catalysis

 

Thèses

• "Phosphorescence: mécanismes et nouveaux matériaux", Frédéric Clabau, 2005
• "Etude d'une nouvelle famille d'aluminosilicates de baryum, et strontium dopés à l'europium : structure, fluorescence, phosphorescence et thermoluminescence ", Grégoire Denis, 2008
• "Tunable luminescence of doped MAl2Si2O8 aluminosilicates (M= Ca, Sr, Ba)", Wubin Dai, 2012
• "Synthèse et caractérisation de matériaux luminescents inorganiques", Gaganpreet Kaur Behrh, 2017