INFLUENCE DE LA STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE SUR LES SPECTRES OPTIQUES DES IONS DE LA SÉRIE DU FER DANS ZnS

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Abstract
Le ZnS cristallise dans différentes structures : blende, wurtzite et polytypiques ; la wurtzite est instable à basse température. D'autre part, les fautes d'empilement sont fréquentes dans les différentes structures du ZnS. On s'attend donc à trouver différents sites d'impuretés dans ces composés. Un calcul des coefficients du potentiel cristallin dans différentes structures ou fautes d'empilement nous a montré qu'il existe seulement quatre sites : un site cubique dans la blende, un site axial dans la wurtzite et deux autres sites axiaux dans les fautes d'empilement ou les polytypes. Pour confirmer l'existence de ces quatre sites nous avons sélectionné des cristaux de ZnS ayant différentes structures et différentes densités de fautes d'empilement : en particulier, nous avons sélectionné des aiguilles ayant une phase wurtzite prédominante. Nous avons d'abord obtenu une confirmation de notre modèle en observant les quatre sites par des mesures de résonance paramagnétique électronique dans l'état fondamental 6A1(6S) de l'ion Mn++. Nous avons observé les spectres d'émission et d'excitation correspondant aux différentes transitions (6A1(6S) → 4E(4G), 6A1(6S) → 4T2 (4G) et 4T1(4G) → 6A1(6S)) de l'ion Mn2+ dans les cristaux de ZnS précédemment sélectionnés. Nous avons vérifié quantitativement notre modèle sur le niveau 4E(4G). Dans ce niveau il n'y a pas de levée de dégénérescence due au champ cristallin axial. Par contre son déplacement est proportionnel à la variation du paramètre de champ cristallin cubique quand on passe d'un site à l'autre. Ce fait est expliqué par une variation des paramètres de Racah B et C due à une modification de la distribution des charges conséquente à une variation du paramètre cubique. L'existence de différents sites axiaux est connue pour diverses impuretés telles que Cr2+, Fe2+, Cu2+ (états D), Co2+ et Ni2+ (états F). Dans les cas où la levée de dégénérescence due au champ axial n'est pas observable, nous avons vérifié que le déplacement des raies à zéro phonon était proportionnel aux variations du champ cristallin cubique. Notre théorie rend compte de cet effet

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