Structural versus optical properties in selected Bismuth based oxo-salts and compounds

• Main Author: Olchowka, Jacob
• Other Authors: Lille 1
• Language: en
• Published: 2015
• Subjects: Tétraèdres oxo-Centrés; Effet néphélauxétique; 548.81
• Online Access: http://www.theses.fr/2015LIL10088/document

Le développement de nouveaux matériaux luminescent pour les LEDs du futur, qui ont pour objectifs de préserver l’environnement et de réduire les dépenses énergétiques, est un thème de recherche d’actualité et un défi extrêmement intéressant pour de nombreux chercheurs. Actuellement, la plupart des LEDs commerciales sont des matériaux dopés aux lanthanides. Cependant, la situation économique et politique actuel est telle que pour l’approvisionnement en lanthanides, les pays européens sont dépendant des pays asiatiques qui ont le monopole sur la production et l’exportation des ceux-ci. Dans ce contexte, mes travaux de thèses effectués en collaboration avec l’UCCS de Lille (France) et l’Université de Siegen en Allemagne ont pour objectifs d’étudier les propriétés photoluminescentes de nouveaux oxydes ou oxohalogénures de Bismuth (sans lanthanides) étudiés préalablement par l’UCCS pour leurs caractéristiques structurales. Dans les phases sélectionnées, la connectivité des tétraèdres oxo-centrés O(BiM)4 est un paramètre clé permettant de jouer sur les propriétés optiques en changeant de polytype ou de composition chimique. De ce fait, un des objectifs de cette thèse est de déterminer les paramètres importants permettant de façonner les propriétés optiques de Bi3+ sur des bases de simples concepts tels que la connectivité du Bi, la stéréo-activité de sa paire d’électrons libres ou les structures électroniques…etc. L’étude des familles BiM2XO6 (M=Mg, Cd, Zn et X= P, As, V) et ABiO2X (A=Ca, Cd, Sr, Ba et X=Cl, Br) qui possèdent une émission intense à température ambiante valident la pertinence de ces travaux. === The development of luminescent materials for future LEDs is currently a hot-topic with respect to energy saving materials and it is an interesting challenge for many researchers to find the luminescent materials of tomorrow. Most of the current commercial LEDs are based on lanthanide activators. The economic and political context leads the European countries to be dependent on the Asian monopole, in terms of the production and exportation of lanthanides. In this context, my PhD work developed in collaboration with the UCCS at Lille, France and the University of Siegen, Germany, deals with the photoluminescence properties of some novel Bi3+ oxo-salts phosphors (lanthanide free) studied so far by the french partner for their structural aspects. In the selected phases, one key-parameter is the degree of connectivity between oxo-centered O(Bi,M)4 tetrahedra, which allows a fine tuning of optical properties from one polytype to another one and tuning the chemical composition. Therefore, one goal of this work concerns the deduction of the important parameters tailoring the Bi3+ optical properties, on the basis of simple concepts, e.g. Bi bonding scheme, Bi3+ lone pair (LP) stereo-activity, electronic structures … etc. The investigation of the BiM2XO6 (M/M´=Mg, Cd, Zn and X=P, As, V) and ABiO2X (A=Ca, Cd, Sr, Ba and X=Cl, Br) families validated the pertinence of this study, leading to bright luminescence at room temperature.