Agenda

Mathieu SALAUN, équipe OPTIMA, présentera
le séminaire NÉEL

Mardi 16 Novembre 2021 à 9h30

Lien Visio : https://univ-grenoble-alpes-fr.zoom.us/j/95651208043?pwd=b2VnK2Zla0Rqd3JoV040dHUyWjhUZz09

Titre : Identification d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) luminescents dans des luminophores aluminoborates synthétisés par chimie douce.

Résumé :

Les dispositifs utilisant des diodes électroluminescentes (LED) constituent une rupture sur les marchés de l’éclairage et de l’affichage, permettant une réduction significative de leurs besoins énergétiques. Ces dispositifs sont constitués d’une LED bleue (jonction p-n (GaN) + puits quantiques (InGaN)) et d’un luminophore YAG : Ce³⁺ (grenat d’yttrium et d’aluminium dopé cérium). Ce dernier absorbe partiellement le rayonnement bleu de la LED et génère une émission jaune conduisant à un éclairage global blanc (bleu + jaune). Cette technologie fait apparaître néanmoins des problèmes environnementaux, économiques et géopolitiques (quasi-monopole de la Chine sur les terres rares) qui justifient la recherche de matériaux et de procédés alternatifs pour la réalisation de nouvelles architectures LED.

Dans des travaux antérieurs [1], nous avons présenté la synthèse par chimie douce (Méthodes Pechini modifiée et sol-gel, couplées à des traitements thermiques) de poudres amorphes de borates d’aluminium. Ces poudres aluminoborates, issues de précurseurs non toxiques et constituées d’éléments abondants présentent une émission de photoluminescence (PL) blanche et efficace. Les analyses thermiques (ATD, TG) de ces poudres ont permis de mettre en évidence une corrélation entre les propriétés de PL et des pertes de masses de quelques centaines de ppm lors de la cristallisation de ces poudres de luminophore. De plus, ces analyses calorimétriques ont été couplées simultanément à la caractérisation par spectrométrie de masse des produits de décomposition Ceci nous a permis d’établir que ces pertes de masse étaient d’origine organique. Parallèlement [2], nous avons mis en évidence par spectroscopie RPE et RMN la formation de molécules aromatiques lors des traitements thermiques du luminophore, sous forme d’Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), nous amenant à penser qu’elles sont directement liées à la PL des luminophores. Cette hypothèse a été confirmée par des simulations DFT des spectres RPE. Enfin, des études en cours par chromatographie devraient nous permettre de préciser le type de molécules HAP à l’origine des propriétés de PL. Ces molécules HAP luminescentes sont générées à partir de la décomposition de précurseurs organiques et ainsi piégées dans les matrices aluminoborates lors de leur formation par traitements thermiques des résines initiales sous atmosphères contrôlées. 

 Références

[1]         Guimarães, V.F. et al. Toward a new generation of white phosphors for solid state lighting using glassy yttrium aluminoborates, J. Mater. Chem. C. 3 (2015) 5795–5802.

[2]         Burner, P. et al. Evidence of Organic Luminescent Centers in Sol–Gel-Synthesized Yttrium Aluminum Borate Matrix Leading to Bright Visible Emission, Angew. Chemie – Int. Ed. 129 (2017) 14183–14186.