INTENSITÉ LUMINEUSE

Intensité lumineuse en fonction du temps:

Pour déterminer la sensibilité de nos échantillons, nous avons d'abord voulu vérifier si le temps influait ou non sur nos mesures. Nous avons donc placé le laser sur l'un de nos échantillons et pris des mesures d'intensité lumineuse au cours du temps.

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Figure 15: Z48, Variation de l'intensité en fonction de l'énergie au cours du temps (de t=0min à t=120 min).

Figure 16: Z48, Variation de l'intensité maximale en fonction du temps.

Sur ces graphes nous pouvons voir que l'intensité lumineuse émise par l'échantillon Z48 diminue au cours du temps (environ 30% plus faible ici). On observe ce phénomène sur tous les échantillons. Nous devons donc attendre avant que l'intensité lumineuse soit stabilisée, c'est à dire constante. Ce n'est qu'après que nous pouvons effectuer nos mesures. Le paramètre temporel est donc supprimé. Nous pouvons maintenant nous concentrer uniquement sur les variations d'intensités en fonction de la pression.

Intensité lumineuse sous atmosphère contrôlée:

Pour déterminer si notre échatillon est plus ou moins sensible, nous faisons varier l'atmosphère à l'intérieur du cryostat. La pompe mise à notre disposition nous a permis d'accéder à une gamme de pression comprise entre 2.10^-4 mbar et 2.10¹ mbar. Cependant il faut savoir si notre échantillon réagit de la même manière que ce soit en descente (de 2.10¹ mbar vers 2.10^-4 mbar) ou en montée (de 10^-4 mbar vers 2.10¹ mbar). Comparons:

Figure 17: Z54, Variation de l'intensité lumineuse en fonction de la pression pendant la descente.

Figure 18: Z54, Variation de l'intensité lumineuse en fonction de la pression pendant la montée.

Les particules présentes dans l'atmosphère viennent combler les trous sur notre surface et par conséquent viennent limiter les interactions entre le laser et l'échantillon. Ceci implique une intensité moins élevée pour la pression atmosphérique que pour une basse pression.

Les variations d'intensité en fonction des montées et descentes en pression n'ont pas exactement les mêmes tendances.

Dans le cas de la descente, nous partons de la pression atmosphérique, c'est à dire que les atomes sont déjà présents en grande quantité et saturent notre échantillon. Les atomes vont donc se désorber au fur et à mesure que la pression diminue.

Dans le cas de la montée, les atomes présents dans le cryostat vont avoir tendance à être absorbés par l'échantillon.

REPRODUCTIBILITÉ DE L'EXPÉRIENCE:

Nous devons maintenant savoir si ces mesures peuvent être répétées sans que cela n'influe sur les résultats obtenus. Pour cela nous avons effectué successivement pour chaque échantillon, trois descentes et trois montées en pression.

Figure 19: Comparaison des différentes descentes en pression effectuées sur l'échantillon Z54.

Figure 20: Comparaison des différentes montées en pression effectuées sur l'échantillon Z54.

Que ce soit pour les descentes ou les montées, nous pouvons observer que les courbes ont les mêmes tendances. Elles ont donc toujours le même comportement et donc quasiment les mêmes valeurs ce qui montre que l'expérience est reproductible.

I=f(P) POUR LES DIFFÉRENTES COUCHES DE NOS ÉCHANTILLONS:

Figure 21: Z48, Variation de l'intensité lumineuse en fonction de l'énergie à différentes pressions pour les couches de (Zn,Mg)O/ZnO. À gauche le ZnO et à droite le (Zn,Mg)O

Le rayon laser n'atteint que la surface de la premiere couche de ZnMgO. Celle–ci va émettre sa propre lumière dans toutes les directions. Etant donnée que son gap d'énergie est supérieur à celui de la couche situé en dessous (couche de ZnO), cette dernière va indirectement être exitée par le laser et ainsi émettre ses propres photons. Nous allons ainsi pouvoir observer des variations d'intensité de la couche de ZnO qui seront cependant beaucoup plus faibles que pour le ZnMgO. Voir la figure 22 ci–dessous:

Figure 22: Z48, Variation de l'intensité lumineuse maximale en fonction de la pression pour les couches de (Zn,Mg)O/ZnO.

Le (Zn,Mg)O situé à la surface possède une intensité lumineuse qui varie d'environ 35% tandis que la couche de ZnO située en dessous du (Zn,Mg)O à une intensité lumineuse qui varie de 15%.

SENSIBILITÉ

Sensibilité du (Zn,Mg)O

Pour déterminer la sensibilité de nos échantillons nous nous sommes basés sur la variation d'intensité entre la pression la plus basse (I_2.10^-4) et la pression la plus élevée (I_2.10²). Les valeurs obtenues sont des moyennes faites sur trois mesures, pour chaque échantillon. Cela nous a pris pas mal de temps puisqu'il faut compter environ 30 minutes pour effectuer une montée et une descente.

Nous avons donc obtenu ces valeurs:

Tableau 2: Sensibilité de nos différents échantillons en fonction du dopage en gallium et du pourcentage de magnésium.

Nous n'avons aucune tendance pour la sensibilité que ce soit pour le dopage ou pour le pourcentage de magnésium introduit. Le fait d'être en montée ou en descente n'influe pas.

Sensibilité des défauts:

Comme nous n'avons aucune tendance pour la sensibilité du (Zn,Mg)O, nous avons étudié la réponse en intensité lumineuse de la bande de défauts sur nos échantillons (ce qui est courant car dans certaines applications ces défauts sont utiles).

Figure 23; Z50, Comparaison de l'intensité lumineuse entre une bande de défauts et une couche de (Zn,Mg)O en fonction de l'énergie pour différentes pressions données.

Figure 24; Z50, Comparaison de l'intensité lumineuse maximale entre une bande de défauts et une couche de (Zn,Mg)O en fonction des différentes pressions données.

La bande de défaut est directement reliée à des lacunes d'oxygène. On va donc être sensible à l'oxygène présent dans l'atmosphère. Plus il y aura d'oxygène, plus on va avoir une intensité lumineuse élevée. C'est bien ce que l'on observe ici. La courbe de défauts réagit ici inversement à la courbe de (Zn,Mg)O. Son intensité augmente quand la pression augmente et vice versa. Ce même phénomène a été observé sur des nanoparticules et des boîtes quantiques.

Tableau 3: Sensibilité de l'échantillon Z50 par rapport à sa bande de défauts en montée et en descente.

Pour les défauts on remarque que la sensibilité est beaucoup plus importante que pour le (Zn,Mg)O.