1. Correlation of luminescence measurements to the structural characterization of Pr3+-doped HfSiOx
- Author
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Etienne Talbot, Larysa Khomenkova, Rémi Demoulin, Celia Castro, Christophe Labbé, Fabrice Gourbilleau, Philippe Pareige, Groupe de physique des matériaux (GPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU), Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), V.E. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, National Academy of Sciences of Ukraine (NASU), Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
Photoluminescence ,Materials science ,Annealing (metallurgy) ,Cathodoluminescence ,Biophysics ,Analytical chemistry ,02 engineering and technology ,Atom probe ,010402 general chemistry ,01 natural sciences ,Biochemistry ,law.invention ,law ,Rare-earth ,Phase transition ,Structural properties ,General Chemistry ,Sputter deposition ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Condensed Matter Physics ,Atomic and Molecular Physics, and Optics ,0104 chemical sciences ,Amorphous solid ,Hafnium silicates ,[PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci] ,Orthorhombic crystal system ,0210 nano-technology ,Luminescence - Abstract
International audience; Luminescence and structural properties of Pr3+ doped HfSiOx thin layer elaborated by magnetron sputtering have been investigated as a function of the annealing temperature. The emission properties of Pr3+ ions were studied using photoluminescence (PL) and cathodoluminescence (CL) spectroscopies. Phase separation between amor- phous SiO2 and crystallized HfO2 nano-grains occurring in the HfSiOx matrix has been investigated by atom probe tomography and transmission electron microscopy with particular consideration for the Pr distribution. Both PL and CL measurements evidenced a strong emission originating from Pr3+ ions in the visible range for an annealing temperature higher than 950◦C. At 950◦C, Pr3+ ions are clearly located in HfO2 nano-grains of cubic structure. Regarding PL, no significant changes are observed between 950◦C and 1050◦C. However, CL mea- surements revealed new emission peaks in the infrared range after an annealing at 1050◦C, corresponding to the appearance of a new orthorhombic crystalline structure of HfO2 nano-grains in the thin layer. The CL signal evolution as a function of the annealing treatment is discussed in regard to the evolution of structural properties.
- Published
- 2021
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