Etude des spectres excitoniques de CuCl et CuI : influence du champ magnétique et des pressions

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Tony Sauder

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Tony Sauder. Etude des spectres excitoniques de CuCl et CuI : influence du champ magnétique et des pressions. Matière Condensée [cond-mat]. Université Paul Verlaine - Metz, 1985. Français. �NNT : 1985METZ008S�. �tel-01775684�

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" E t u d e d e s s p e c t r e s I n f l u e n c e d u c h a m p

e x c i t o n i q u e s d e C u C l e t C u I . m a g n é t i q u e e t d e s p r e s s i o n s . , '

S o u t e n u e 1 e  3 a v r i t l 9 g 5 d e v a n t la Comm'i s s i o n d ' E x a m e n

P r é s i d e n t : E x a m i n a t e u r s :

GROSMANN M . C E R T I E R R . K L E I M

C . K L I N G S H I R N J . R I N G E I S S E N B . S T E B E

M . MM.

p r é s e n t é e

L ' U N I V T R S I T E D E M E T Z p o u r o b t e n i r

LE GRADE DI DOCTEUR ES SCIENCES PHYSIQUES

p a r

Tony SAUDER

M a î t r e - A s s i s t a n t à l , U n i v e r s i t é d e M e t z

391o/6 5

s/t s4s

" E t u d e d e s s p e c t r e s e x c i t o n i q u e s d e C u C l e t C u I . I n f l u e n c e d u c h a m p m a g n é t i q u e e t d e s p r e s s i o n s . , ,

p a r

Tony SAUDER

: Itl. BONI| itichel

PROFESSEURS : -

Mathématiques

M . C H I P O T M i c h e l M . D A X J e a n _ M i c h e l M . R H f N G e o r g e s M . R O G E R C t a u d e M . R O U X A n d r é M. SCFIUI?T Bruno I n f o r m a t i o u e

M . COUSOT M. GARDAN M. C'oVAERT Mécanique

P a t r i c k Y v o n

G é r a r d ( I U T )

M . B E R V E I L L E R M a r c e l M . M O T I N A R I A I a i n M . P L U V I N A G E Gry M . P O T I E R - F E R R y M i c h e I M . W E B E R J e a n _ D a n i e L P h y s i q u e - E le c t r o n i q u e

M . B A R O R a y m o n d ( rur) M . C A R A B A T O S C o n s t a n t i n ( I U T ) M . C E R T I E R M i c h e t ( r r J T ) M . C H A R L I E R A l p h o n s e

M . D U R A N D D o n i n i q u e

M . H E I Z M A N N J e a n _ J u l i e n ( I U T ) M . I I O C Q U A R T Roger

M . K L E I M R o i a n d ( I U T ) M . L E P L E Y B e r n a r d M . L O N C H A M P J e a n _ p i e r r e

P h y s i q u e - E t ec troni que ( suite ) U. I'tt TEL

M. ÎAVARD M. STEBE M. UZAN C h i m i e

Mme CAGNIANT M. FALLER M. MULLER M. PAQUER M. I{ENDLING E c o l o g i e

M . N O U R I S S O N M . P I H A N

Bernard C l a u d e B e r n a r d E d m o n d

( I U T )

D e n i s e P i e r r e

J e a n - F r a n ç o i s D a n i e l

E d g a r

M i c h e I

J e a n - C I a u r i . ,

R E M E R C I E M E N T S

c e t r a u a i l a é t é e f f e c t u é a u L a b o v , a t o i v , e d e p h g s i q u e d e s s e m i - c o n d u c t e u r s d e L ' u n i u e r s i t é d e M e t z s o u s L a d " i n e c t i o n d . e M o n s i e u r L e P z , o f e s s e u z , M . 7 E R T T E R . J e L e p r i e d . e b i e n t s o u l o i r

t n o u u e r i c i L t e æ p r e s s i o n d e m a p r o f o n d e g z , a t i t u d e p o u r L a b i e n - u e i L l a n c e a q e c L a q u e L L e i L m t a c o n s e . i L L é e t g u i d . é a u e o u r s d . e m e s y , e c h e n c h e s .

M o n s i e u r M . G R 0 S M A N N , p n o f e s s e u r à L I I J n i u e r s i t é L o u - t s P a s t e u r d e s t T a s b o u t , g n t a f a i t L e g r a n d h o n n e u n d e b i e n u o u L o ù y a c c e p t e r d e p r ' é s i d e r L e j u r a d e c e t t e t h è s e . J e L e p r i e d , a c - c e p t e r L ' e æ p r e s s i o n d e m a p r o f o n d e z , e c o n n a i s s a n c e .

M e s r e m e r c i e m e n t s u o n t a u s s i à M o n s i e u y , R . K L E I M r P r o f e s s e u r z à L ' u n d u e r s ' i t é d e M e t z e t M o n s i e u r c . K L T N G S H T R N , p r o f e s s e u r à

L t u n i u e r s i t é J . w . G O E T H E d e F n a n c f o n t p o u n L , h o n n e u r q u t i L s m e f o n t e n a . c e e p t a n t d e j u g e r e e t r a u a z l .

J e r e m e z ' c i e t o u t p a r t t c u l i è r e m e n t M o n s i e u r J . R f N G E f S S E N , M a î t v ' e d e R e e h e n c h e a u c . N . R . s p o u t , L e s a n n é e s d e t y , a u a i l p a s s é e s e n s e m b L e a u e o ' u r s d e s q u e L L e s j ' a i f a i t L e s p r e m i è z , e s ? e e h e y , c h e s q u i t n o u u e n t u n a b o u t i s s e m e n t d a n s c e m é m o i r e e t p o u r L e p l a i s i t , q u ' i l m e f a i t e n a c c e p t a n t d e s i è g e r d a n s L e j u r a d . e c e t t e t h è s e ,

M o n s i e u r B . s r E B E , P r o f e a s e u ? à L I u n i u e r s i t é d e M e t z , u p a r t i c i p ë à L t i n t e n p n é t a t i o n d ' u n e p a r t i e d e s r é s u l t a t s e æ p é r i - m e n t a u æ e æ p o s é s d a n s e e t o u D r . a g e e t m t a f a i t L , h o n n e u r d e p a r t i - c i p e n à L a e o m m i s s i o n d t e æ a m e n . J e L e z ' e m e r . e r e c h a l e u r e u s e m e n t d e L t i n t é n ô t q u ' i L a b d e n u o u L u p o r t e r , à e e t v , a u a i L e t d . e s n o m b r e u s e s d ' i s c u s s i o n s t i m u l a n t e s q u e n o L l s a D o n a e u e s

J e D e u æ é g a L e m e n t e æ p z , i m e r m a p t , o f o n d e g n a t i t u d e à

M e s s i e u z ' s A . D A l l N o r s , J . L . D E r s s , J . c . M E R L E e t c . w E C K E R d , u L a b o r a t o i r e d e s p e e t v , o s c o p i e e t d ' o p t i q u e d u c o r p s s o l i d . e d e s t r a s b o u r g p o u r L ' i n t é r ê t q u ' i L s o n t t é m o i g n ë p o u r e e t r a u a i L e r i m e p e r m e t t a n t d t u t i L i s e r L e u z . s m o n t a g e s e æ p é r i m e n t a u æ .

t r a u a i L .

J e n e m e n c i e é g a L e m e n t t o u s m e s c o L L è g u e s d u L a b o ï , a t o i r e d e P h y s i q u e d e s S e m i - C o n d u c t e u v , s a i n s i q u e e e u æ d u L a b o r a t o i r e d e S p e c t r o s c o p i e e t d ' ) p t i q u e d u C o r p s S o l i d e d e S t r a s b o u n g p o u r L t a t m o s p h è z , e d e s A m p a t h i e e t d e s o u t i e n c o r d i a L q u e i ' a i

t r o u u é a u p n è s d ' e u æ .

J e r e m e t , c ' t e e n e o r e M e s s i e u t , s C E Z , A R D e t K R E T Z à q u i j e d . o i s L a p L u p a z , t d e s p i è c e s é q u i p a n t L e s m o n t a g e s e t p L u s p a r t i e u l i è - r . e m e n t M o n s i e u z ' K R E T Z p o u r a u o i r a s s u v , ë L ' a p p r o u i s i o n n e m e n t e n

L i q u i d e s c r y o g é n i q u e s e t L a m a i v b e n a n c e d u s e z , u i e e d e n é c u p ë v , a t t a n e t p u r i f i c a t i o n d e L I h é L i u m .

J e t ' t e n s à e æ p r i m e r m a g z ' a t i t u d e à M o n s i e u r D E S N 0 T , c o m p a g o n d e s L o n g u e s u e i L L e s e æ p é r i m e n t a l e s , p o u r L ' a i d e q u ' i L m t a a p p o r t ë d a n s L e s p z , o b L è m e s q u o t i d t e n s e t s a c o n t r i b u t i o n à L a f o r m e f t n a l e d e e e m ë m o i r e .

E n f i n j e n e m e r e t e M a d a m e B ) U L E G U E q u i a . a s s u r ' é L a m i s e e n f o r m e d u t e æ t e d e e e m é m o i v , e .

- a -

S O M I , 4 A I R E

I NTRODUCT I ON .

P A R T I E I . - P r é p a r a t i o n d e s é c h a n t i l l o n s e t d i s p o s i t i f s e x p é r i m e n t a u x

A . - P r é p a r a t i o n d e s é c h a n t i l l o n s

4 . 1 . - S t r u c t u r e e t p r o p r i é t é s p h y s i q u e s d e s C u X

\ I - E l a b o r a t i o n d e s c o u c h e s m i n c e s 4 . 3 . - E l a b o r a t i o n d e s p o l y c r i s t a u x m a s s i f s 4 . 1 . - E l a b o r a t i o n d e s m o n o c r i s t a u x

4 . 5 . - D o p a g e à I ' a z o t e d e C u C l 4 . 6 . - S t o e c h i o m ê t r i e d e C u I .

D i s p o s i t i f s e x p é r i m e n t a u x - Montage o p t i q u e

- Cryostats

- Production d e c h a m p s m a g n é t i q u e s f o r t s - P r e s s i o n u n i a x i a l e .

B . . 8 . 1 .

8 . 2 . B . 3 . 8 . 4 .

p a g e 1

4 4 5 6 6 6 7 9 9 1 0 C u I

e t C u I 1 1 I 2 t 4

1 9 2 L 3 6 P i l ] l l l _ L - Rappels,des p r o p r i é t é s excitoniques d e C u C t e t

1 . - s t r u c t u r e d e bandes e t s p e c t r e s e x c i t o n i q u e s d e c u c l 2 . - L e s e x c i t o n s f7 e t f s d e C u C l

3 . - L e s e x c i t o n s fz e t f 6 d e C u I

4 . - E v a l u a t i o n d e l ' é n e r g i e d ' é c h a n g e e t d e ' l a

s é p a r a t i o n s p i n - o r b i t e d a n s le s C u X à p a r t i r d e s d o n n é e s e x p é r i - m e n t a l e s d e s s p e c t r e s d ' a b s o r p t i o n e t d e r é f l e x i o n . P A R T I E I I I . - L e s s p e c t r e s e x c i t o n i q u e s p e r t u r b é s d e c u l : :

a s s o c i é s a la bande d e v a l e n c e f6 A . - E t u d e t h é o r i q u e : C H O ( 1 9 7 6 )

4 . 1 . - P o s i t i o n d u p r o b l è m e

4 . 2 . - C a s d ' u n e c o n t r a i n t e u n i a x i a l e ( p r e s s i o n ) 4 . 3 . - C a s d u c h a m p m a g n é t i q u e .

1 5

B . - R é s u l t a t s e x p é r i m e n t a u x e t D i s c u s s i o n 8 . 1 . - E f f e t s d e s p r e s s i o n s u n i a x e s

8 . 1 . 1 . - R a i e ls f 6 8 . L . 2 . - R a ' i e s 2 s e t 3 s

p a 9 e 40 40 4 1 4 3 43 44 44 4 4 4 5 8 . 2 .

8 . 2 . 1 . 8 . 2 . 2 . 8 . 2 . 3 . 8 . 2 . 4 . 8 . 3 .

4 . 2 . 4 . 3 . A . 4 . B .

8 . 1 . 8 . 2 . - B . 3 . 8 . 4 . 8 . 5 .

E f f e t s d u c h a m p m a g n é t i q u e - Configuration de FARADAY - C o n f i g u r a t i o n d e V 0 I G T - C o n f i g u r a t i o n d e V 0 I G T - C o n c l u s i o n

( r a i e 1 s f r )

k / /l t ?i,0]

k// [1 ,i ,o]

; H l / [ t , t , o ]

; H l / [ O , O , t ]

P A R T I E I V . - C u C l - L u m i n e s c e n c e e t a b s o r p t i o n d a n s 1 a r é g i o n æ '

d u b o r d d ' a b s o r p t i o n fo n d a m e n t a l A . - R é s u l t a t s e x p é r i m e n t a u x

A . 1 . - S p e c t r e s d ' a b s o r P t i o n A . 1 . 1 . - E c h a n t i I l o n s F Z

A . 1 . 2 . - E c h a n t i l l o n s F Z r e c u i t s s o u s v ' i d e

A . 1 . 3 . - E c h a n t i l l o n s F Z r e c u i t s s o u s a t m o s p h è r e d ' a z o t e S p e c t r e d ' a b s o r p t i o n d e s c o u c h e s m i n c e s

I n t e r p r é t a t i o n d u d é d o u b l e m e n t d e s r a i e s e x c i t o n i q u e s .

- Spectres de luminescence

- Effet de la tempêrature s u r l e s p e c t r e d e l u m i n e s c e n c e ( a b s o r p t i o n )

- Effet d'un champ m a g n ê t i q u e s u r l e s r a i e s d u s p e c t r e d ' a b s o r p t i o n e t d e l u m i n e s c e n c e .

I n t e r p r é t a t i o n

- Excitons chargés positivement : la raie v2 - C e n t r e s D o e t c o m p l e x e s ( D " , X ) : l a r a i ê v 3 € t

l e s r a i e s i n t e n s e s d u g r o u P ê v 3

- Centre accepteurs n e u t r e s e t c o m p l e x e s ( A " ' X ) : l e s

F â l ê S V 2

. n

- Existence de pa'ires donneur-accepteurs ' i o n i s é e s - L e s é t a t s D o , h - ( D * , X ) : r a i e l a r g e y ' e t

r a i e v l 2 L

49

50 50 5 0 5 1 5 1 5 2 5 6

L e s p r o c e s s u s d ' é m i s s i o n a v e c p a r t i c i p a t i o n d e l e s r a i e s l a r g e s d e l u m ' i n e s c e n c e

58

62

65

68

p h o n o n s :

8 . 6 . 7 L

- c -

C . - C o n c l u s i o n .

P A R T I E V . - C U I - A b s o r p t i o n e t l u m i n e s c e n c e d a n s la r ê g i o n d u : : b o r d d ' a b s o r p t i o n f o n d a m e n t a l d e l ' e x c i t o n f s

A . - R é s u l t a t s e x p é r i m e n t a u x

4 . 1 . - L e s s p e c t r e s d ' é m i s s i o n e t d ' a b s o r p t i o n a u x t r è s b a s s e s t e m p é r a t u r e s

4 . 1 . 1 . - C a s d e s m o n o c r i s t a u x 4 . I . 2 . - C a s d e s c o u c h e s m i n c e s

4 . 2 . - I n f l u e n c e d e l a t e m p é r a t u r e s u r 1 e s s p e c t r e s o 'e m ] s s ' t o n

p a g e

7 2

7 3 7 6 7 7 78 7 9

BO 8 1 8 ? 8 2 83

84 B8 8 9 9 1 7 3

4 . 3 . 4 . 3 . 1 . 4 " 3 . 2 .

A c t i o n d ' u n e c o n t r a i n t e u n i a x i a l e s u r l ' ê m i s s i o n à Z K - C a s d e la raie L et du groupe L

- Le groupe 2 4 1 9 4 c m - t ( L - 1 L 0 )

- l

2 4 5 3 6 c m - t

- l

4 . 4 . - E f f e t s d ' u n c h a m p m a g n ê t i q u e s u r 1 e s s p e c t r e s d e I u m l n e s c e n c e

4 . 4 . 1 . - R a i e L e t 1 e g r o u p e d e r a i e s L A . 4 . 2 . - E f f e t Z T E M A N d e l a r a i e 2 4 2 3 9 c n A . 4 . 3 . - L e g r o u p e 2 4 1 9 4 c n - r

A . 4 . 4 . - E f f e t Z E E I I A N d e s r a i e s d u g r o u p e 4 . 4 . 5 . - E f f e t ZEEI"IAN d e l a r a i e 2 4 5 7 2 c n

4 . 5 . - E f f e t d e l a n o n s t o e c h i o m é t r i e d u c r i s t a l s u r l e s p e c t r e d e l u m i n e s c e n c e

4 . 5 . 1 . - E c h a n t i l l o n i o d é 8 3

4 . 5 . 2 . - E c h a n t i l l o n ' p o m p é " o u c u i v r é 8 3 4 . 5 . 3 . - E c h a n t i l l o n c l i v é " i n s i t u " g 3 B . - I n t e r p r ê t a t i o n

8 . 1 . - L e s e x c i t o n s p i ë g é s p a r d e s c e n t r e s a c c e p t e u r s n e u t r e s - 8 . 1 . 1 .

- La raie L l e s c e n t r e s p r o f o n d s 8 . I . 2 . - L a r a i e L ' - l e s é t a t s d e s u r f a c e

8 . 1 . 3 . - L a r a i e 2 4 5 3 6 c m - r - l e s c e n t r e s ' , p e u p r o f o n d s ' , d u s à d e s i m p u r e t é s a c c i d e n t e l l e s

8 . 2 . - L e s e x c i t o n s p i ê g é s p a r d e s c e n t r e s d o n n e u r s . - - . '

L a r a i e 2 4 5 7 2 c m r .

8 . 3 . - L e s r é p l i q u e s d e s r a i e s d ' a b s o r p t i o n d e P h o n o n s n a u x p a r l e r é s e a u

8 . 3 . 1 . - L e s r é p l i q u e s L e t L '

8 . 3 . 2 . - S t r u c t u r e d e s r é p l i q u e s L e t L '

8 . 4 . - L e s r a i e s R r e t R z . E f f e t m a g n é t o - o p t i q u e : 1 a r a i e H ' .

B .4 . 1 . - C o n s ' i d é r a t i o n s g é n é r a 1 e s

8 . 4 . 2 . - A c t j o n d ' u n e c o n t r a i n t e u n i a x i a l e s u r R r e t R z 8 . 4 . 3 . - A c t i o n d u c h a m p m a g n é t i q u e

8 . 4 . 4 . - C o n c l u s i o n .

8 . 5 . - L ' é m i s s i o n e t l ' a b s o r p t i o n d e s c o u c h e s m i n c e s . I n f l u e n c e d e l a c o n t r a i n t e d u s u p p o r t e n s i l i c e fondue

8 . 5 . 1 . - C a s d e s l u m i n e s c e n c e s L e t L ' - A b s o r p t i o n c o r r e s p o n d a n t e

8 . 5 . 2 . - C a s d e s r a i e s 2 4 5 7 2 e t 2 4 5 3 6 . c m - C . - C o n c l u s ' i o n

P A R T I E V I . - C o n c l u s i o n e t c o m p a r a i s o n C u C l - C u I .

p a g e L e t L ' . P r o c e s s u s

o p t i q u e s l o n g i t u d i -

92 92

9 4 9 5 9 6 9 6

9 7

9 8

9 9

1 0 0

- 1 -

I N T R O D U C T I O N

D a n s l e s s e m i - c o n d u c t e u r s p u r s o u d o p é s , le s e x c ' i t a t i o n s o p t i q u e s d ' é n e r g i e c o m p a r a b l e à l a r a r g e u r d e l a b a n d e i n t e r d i t e , p e u v e n t d o n n e r l i e u à l a c r é a t i o n d e p a i r e s é l e c t r o n - t r o u ou excitons X, abondamment é t u - d i e s p o u r d e s r a i s o n s a u s s i b i e n expérimentales q u e t h é o r i q u e s .

C e s e x c i t o n s d o n t l a d u r é e d e v i e e s t l i m i t é e p e u v e n t é g a l e m e n t f o u r n i r d e s s t r u c t u r e s v a r i é e s p a r s u i t e d e l e u r s liaisons avec d,autres q u a s i - p a r t i c u l e s ( é l e c t r o n s , tr o u s , e x c i t o n s . . . ) a i n s i q u , a v e c les .impu_

r e t é s r é s i d u e l l e s to u j o u r s p r é s e n t e s d a n s le s s e m i - c o n d u c t e u r s . C e t t e

" c h i m i e " d e s e x c i t o n s e s t d ' u n e g r a n d e i m p o r t a n c e p r a t i q u e c a r e 1 1 e p e r m e t l a c a r a c t é r i s a t i o n d u c r i s t a l - n a t u r e e t t y p e d e I ' i m p u r e t é - et êventuel- l e m e n t 1 a c o m p r é h e n s i o n d e s m é c a n i s m e s g o u v e r n a n t l e f o n c t i o n n e m e n t d e c e r t a i n s d i s p o s i t j f s é l e c t r o - o p t i q u e s .

L ' e s s e n t i e l d e c e t t e t h è s e e s t c o n s a c r é à l ' é t u d e e x p é r i m e n t a l e d e s i n t e r a c t i o n s e x c i t o n s - i m p u r e t é s d a n s d e u x s e m i - c o n d u c t e u r s i o n i q u e s à g r a n d s g a p s : C u C l e t C u l . l i o u s a v o n s c h o i s i c e s m a t é r i a u x e n r a i s o n d e l e u r a p p l i c a t i o n s p o t e n t i e l l e s n o m b r e u s e s - m o d u l a t e u r s o p t i q u e s à e f f e t P O C K E L , c o n v e r t i s s e u r s é l e c t r o - o p t i q u e s , l u m i n e s c e n c e - e t p a r c e q u ' i 1 s s o n t a c t u e l l e m e n t d i s p o n i b l e s à l ' é t a t m a s s i f a v e c u n h a u t c l e g r é d e p u r e - té

E n p r a t i q u e n o u s a v o n s ê t u d i é l e s s p e c t r e s o p t i q u e s p e r t u r b é s d e C u C l e t C u I - c h a m p m a g n é t i q u e , p r e s s i o n u n i a x i a l e - d a n s le g a m m e d e t e m - p ê r a t u r e 1 , 5 - 3 0 0 K e n f o n c t j o n des conditions de préparation d e s é c h a n - t i l l o n s e t d e s t r a i t e m e n t s t h e r m i q u e s s u b i s p a r e u x .

L a p r e m i è r e p a r t i e de ce mérnoire e s t c o n s a c r é e à l a d e s c r i p t i o n d e s d i s p o s i t i f s e x p é r i m e n t a u x :

- E n s e m b l e p o u r l , é t u d e , d a n s le d o m a i n e o p t i q u e , d ' a b s o r p t i o n , d ' é m i s s i o n e t d e r é f l e x i o n a u x t r è s b a s s e s s o u s c h a m p s m a g n é t i q u e s f o r t s ( m a x 5 t e s ' l a s )

d e s s p e c t r e s

t e m p é r a t u r e s ( T B T )

- l , l o n t a g e s d e c r i s t a l l o g é n è s e p o u r ' l a f a b r i c a t i o n d ' é c h a n t i l l o n s

p o l y c r i s t a l l i n s é p a ' i s p a r f u s i o n d e z o n e e t d e l a m e s m i n c e s p a r é v a p o - r a t i o n s o u s v i d e .

L a d e u x i è m e p a r t i e e s t c o n s a c r é e à l ' é t u d e d e s p r o p r i é t é s e x c i - t o n i q u e s d e C u C l e t C u I .

L a t n o i s i è m e p a r t i e é t u d i e l ' e f f e t d e p e r t u r b a t i o n s e x t e r n e s s u r l ' e x c i t o n Z t , d e c u l . E n e f f e t , s i 1 e s p r o p r i é t é s e x c i t o n i q u e s - l e s s p e c t r e s p e r t u r b ê s - de CuCl et CuBr sont connues p a r d e nombreux t r a - v a u x , 1 ' e f f e t d e p e r t u r b a t i o n s e x t e r n e s s u r l e s e x c i t o n s li b r e s d e C u l d e m e u r a i t i n c o n n u . A i n s i , n o u s a v o n s e n p a r t ' i c u l i e r , m i s e n é v i d e n c e l ' i n f l u e n c e d e s t e n s i o n s i n d u ' i t e s p a r ) e s u p p o r t s u r l e s s p e c t r e s d ' a b - s o r p t i o n e t d ' é m i s s i o n d e s c o u c h e s m j n c e s r e c r i s t a l l i s ê e s d ê p o s é e s s u r u n s u p p o r t d e s i l i c e f o n d u e . P a r a i l l e u r s , n o u s a v o n s é t u d i é I ' e f f e t Z E E M A N d e l a r a i e d ' a b s o r p t i o n f o n d a m e n t a l è Z r z .

L a q u a t r i è m e p a r t i e e s t c o n s a c r é e à l ' ê t u d e d e s r a j e s p r i n c i p a l e s

" s e n s ' i b l e s " d e C u C l e t à I ' i d e n t i f j c a t i o n d e d i f f é r e n t s c o m p l e x e s e x c i - t o n i q u e s . N o u s a v o n s a i n s i m i s e n é v i d e n c e , o u t r e u n n o u v e a u c o m p l e x e e x c i t o n i q u e c h a r g é e t m o b i l e - I ' i o n e x c i t o n i q u e - x l - , 1 a p r é s e n c e d e c e n t r e s d o n n e u r s n e u t r e s D o d u s à l ' a d s o r p t i o n d ' a z o t e p a r 1 e c r i s - t a l e t d e c e n t r e s a c c e p t e u r s n e u t r e s A " d u s à l a n o n stoechiométrie d u c r i s t a l .

D a n s l a c i n q u i è m e p a r t i e , n o u s e t u d i o n s l e s s p e c t r e s d ' é m 1 s s j o n

d u C u I . N o u s m o n t r o n s q u e la r a i e p r i n c i p a l e d e l u m i n e s c e n c e e s t d u e ' à

l a r e c o m b ' i n a i s o n r a d i a t i v e d ' e x c i t o n s c a p t é s p a r d e s c e n t r e s a c c e p t e u r s

n e u t r e s p r o f o n d s , c o r r é 1 é s à l a n o n s t o e c h i o m ê t r i e d u c r i s t a l . N o u s

m e t t o n s é g a l e m e n t e n é v j d e n c e 1 a p r é s e n c e d ' a u t r e s c e n t r e s accepteurs

n e u t r e s c a p a b l e s d e p i é g e r " d e s e x c j t o n s e t d o n t l e s p r o p r i é t é s s ' i n t e r -

p r : è t e n t b i e n d a n s le c a d r e d e l ' a p p r o x i m a t i o n d e l a m a s s e e f f e c t i v e .

E n o u t r e n o u s d é c r i v o n s l e s c a r a c t é r i s t i q u e s d ' u n e n o u v e l l e é m i s s i o n

s i t u é e d a n s la p a r t i e r o u g e d u s p e c t r e .

- 3 -

E n f i n d a n s u n e d e r n i è r e p a r t i e n o u s c o m p a r o n s l e s p r o p r i é t é s d e s

m ê m e s c o m p l e x e s d a n s C u C l e t d a n s C u I e t n o u s e x p l i q u o n s l e s d i f f é r e n c e s

o b s e r v é e s à p a r t i r d e l e u r s t r u c t u r e d e b a n d e s .

/

I t t I

o l I

I . 1 .

a ) S t r u c t u r e d e s C u X (X

b) Agencement des atomes

f troot ftrrot

C l , B r o u I )

s u i v a n t le s d i r e c t i o n sc r i s t a l ' l o g r a p h i q u e s .

b)

$.<t'+,<c

I-i-.j,-j ftrrrt

F i g .

- 4 -

P A R T I E I

P r é p a r a t i o n d e s é c h a n t i l l o n s e t d i s p o s i t i f s e x p é r i m e n t a u x A - P r é p a r a t i o n d e s é c h a n t i l l o n s

1 - 5 ! r s s ! g r e - e ! - p r 9 p t ! É ! É : - p l v : i g s e : - d e : - Q s I ( X = c l , B r o u I)

L e s h a l o g é n u r e s d e c u ' i v r e , p u r s e t a n h y d r e s , s e p r é s e n t e n t s o u s la f o r m e d ' u n e p o u d r e b l a n c h e . I l s a p p a r t i e n n e n t a u g r o u p e d e s c o m p o s é s s e m i - c o n d u c t e u r s I - V I I e t c r i s t a l l j s e n t à b a s s e t e m p é r a t u r e d a n s 1 e s y s - t è m e c u b i q u e . L e u r s t r u c t u r e d u t y p e b l e n d e a p p a r t i e n t a u g r o u p e s p a t i a l f l - 4 S m . U n a t o m e h a l o g è n e s e t r o u v e a u c e n t r e d ' u n t é t r a è d r e d o n t l e s

o

s o m m e t s s o n t o c c u p ê s p a r d e s a t o m e s d e c u i v r e e t i n v e r s e m e n t ( f i g . I - 1 ) . L e p a r a m è t r e d e l a m a i l l e é l é m e n t a i r e e s t d e l ' o r d r e d e 5 , 4 2 A p o u r C u C l e t 6 , 0 5 A p o u r C u I . I l e x i s t e p o u r le s C u X u n e v a r i é t é a l l o t r o p i q u e s t a b l e q u i c r i s t a l l i s e s u i v a n t le t y p e w u r t z j t e a u d e s s u s d e 4 0 0 ' C e n v i - r o n . L a v a r i é t é c u b i q u e p r é s e n t e u n c l i v a g e s u j v a n t ( 1 i 0 ) q u ' i , s ' i 1 e s t f a i b l e m e n t p r o n o n c é d a n s le c a s d e C u C l , p e r m e t d a n s le c a s d e C u I u n e b o n n e t a i l l e d u c r i s t a l e t d o n c l' o b t e n t i o n d ' e x c e l l e n t e s s u r f a c e s r é f l é - c h ' i s s a n t e s . C u C l f o n d v e r s 4 ? 0 " C e t C u l v e r s 6 0 0 ' C m a i s d è s 2 0 0 " C l e s d e u x c o r p s p r é s e n t e n t u n e te n s i o n d e v a p e u r q u i e n t r a î n e n t le u r s u b l i m a - t i o n .

L a c r i s t a l l o g é n è s e d e s h a l o g é n u r e s d e c u i v r e e s t r é a l i s é e à p a r t i r d e p o u d r e s c o m m e r c i a l e s ( P R O L A B O ) a y a n t s u b i u n e p u r i f i c a t i o n c h i m ' i q u e e t d e s s u b l i m a t ' i o n s s o u s v i d e s u i v a n t u n e m é t h o d e m i s e a u p o ' i n t p a r c . S C H W A B ( 1 ) .

2 - E l a b o r a t i o n d e s c o u c h e s m i n c e s( f i g . I - 2 )

L a m é t h o d e d é c r i t e c i - C e s s o u s a é t é m i s e a u p o i n t d a n s le c a s d e C u C l p a r J . R I N G E I S S E N ( 2 ) e t é t e n d u e d a n s s o n p r i n c i p e à C u I ( e t C u B r )

L e C u X e s t s u b l i m é s o u s v i d e d e 1 0 - s à 1 0 - 6 to r r s d a n s u n t u b e e n

p y r e x d e 1 3 m m d e d i a m è t r e , l a p o m p e à d ' i f f u s i o n d ' h u i l e é t a n t p r o t é g é e

b )

a a a l a a a a a a a o a a a a a a

a a a a a a a a a a a a a o a a a a

c )

1f

a a a a a a a a a a a a a o a

F:-ræ-!,trt

a a a a a a a a a a a a a a a a a a

- Elaboration d e s c o u c h e s m i n c e s _

p u r i f i c a t j o n p a r s u b l i m a t i o n d u C u X s ô u s u n v i d e f u s i o n , l u C u X s u b l i m é

é l a b o r a t i o n d e l a c o u c h e m i n c e p a r s u b l j m a t j o n r e c u i t d e l a c o u c h e m j n c e e n p r é s e n c e d e C u X .

. /Oo.rtl

t-l

d )

F i g . I . ? . a ) b ) c ) d )

d e 1 0 - 6 T o r r

F i g . I . 3 . - C o u c h e m i n c e r e c r i s t a l l i s é e d u C u X .

- 5 -

p a r u n p i è g e r e f r o i d i à l ' a z o t e l i q u i d e . L ' o p é r a t i o n t e r m i n ê e l a p a r t i e d u t u b e a y a n t c o n t e n u l e C u X s u b l i m é e s t é l i m i n é e e t l e t u b e l u i - m ê m e e s t s c e l l é s o u s v i d e . L e t u b e e s t a l o r s i n t r o d u i t d a n s u n f o u r , l e C u X

e s t f o n d u e t r a m a s s é e n p e t i t e s g o u t t e l e t t e s s u r l e s p a r o i s d u t u b e . A p r è s re f r o i d i s s e m e n t l e t u b e e s t o u v e r t p o u r l' i n t r o d u c t i o n d e s l a m e s s u p p o r t . L e t u b e e s t a l o r s à n o u v e a u s o u m i s à u n v i c l e d e 1 0 - s à 1 0 - 5 t o r r s e t s c e l l é s o u s v i d e . A I ' a i d e d ' u n p e t i t c h a l u m e a u , e n a m e n a n t l e s u p p o r t e n f a c e d ' u n e g o u t t e l e t t e d e C u X n o u s s u b l i m o n s l e C u X e t c o n t r ô - l o n s l ' é p a i s s e u r à l ' a i d e d e s a n n e a u x d e l ' l e w t o n e n l u m i è r e m o n o c h r o m a - t i q u e ( r a i e s d u s o d i u m ) . L e s u p p o r t c o m m u n é m e n t u t i l ' i s é e s t l a s i l i c e f o n d u e d u f a i t d e s e s b o n n e s q u a l i t é d e t r a n s p a r e n c e d a n s le d o m a i n e d e s r a d i a t i o n s u l tr a - v ' i o l e t t e s

L e s c o u c h e s , a i n s ' i o b t e n u e s , p r é s e n t e n t d e s d o m a i n e s m o n o c r i s t a l l i n s t r o p p e t i ts . L ' e x p é r ' i e n c e m o n t r e q u ' un recui t de quel ques m'inutes à d e s t e m p é r a t u r e s d e 1 5 0 à 2 5 0 " C p o u r C u C l e t d e 2 0 0 à 3 0 0 ' C p o u r C u I p e r m e t d ' o b t e n i r d e s c o u c h e s f o r r n é e s d e c r i s t a l l i t e s j o i n t i f s d o n t l e d i a m è t r e m o y e n e s t d e l ' o r d r e d e 1 0 0 u m . C e r e c u i t e s t a c c o m p a g n é d ' u n r e f r o i d j s - s e m e n t l e n t p o u r 1 e p a s s a g e d ' u n e t e m p é r a t u r e d e l ' o r d r e d e 2 0 0 " C à l a t e m p é r a t u r e a m b i a n t e ( e n v i r o n 2 4 h e u r e s ) . C e t t e d e r n i è r e o p é r a t i o n p e r - m e t d ' é l i m i n e r p a r t i e l l e m e n t l e s t e n s i o n s a p p a r u e s l o r s d e l ' ê l a b o r a t i o n d e s c o u c h e s c o m m e n o u s a v o n s p u 1 e p r o u v e r d a n s le c a s p a r t ' i c u l i e r d e C u I ( 3 ) . L a f i g u r e I - 3 m o n t r e u n e c o u c h e m ' i n c e o b t e n u e p a r c e p r o c é d é .

- Elelqrq!iqn-de-pqLvcri:!esr-uqeeife

L a p o u d r e d ' h a l o g é n u r e s c u i v r e u x s u b l i m é e e s t f o n d u e e n l i n g o t d a n s d e s t u b e s s c e l l é s s o u s v i d e . C e s li n g o t s s u b i s s e n t a l o r s p ' l u s i e u r s p u r i f i c a t i o n s p a r f u s i o n d e z o n e (d e 2 à 5 ) . P o u r o b t e n i r d e s c r i s t a u x d ' ê p a i s s e u r c o n n u e , n o u s in t r o d u i s o n s d a n s le t u b e l o r s d e l a d e r n i è r e f u s i o n d e z o n e d e u x la m e s d e s i l ' i c e f o n d u e s é p a r é e s p a r d e s c a l e s d e 1 ' é p a i s s e u r d é s ' i r é e ( d e 0 , 3 à 2 m m ) .

L ' é l a b o r a t i o n f a i t e n o u s p r o c é d o n s à u n r e c u i t d e s é c h a n t i l l o n s

i n - s i t u o u a p r è s a v o i r s é p a r é l e s é c h a n t i l l o n s d e s l a m e s c a l i b r e u s e s .

C e r e c u i t , i d e n t i q u e à c e l u i d e s c o u c h e s m i n c e s , e s t d e s t i n é à é l i m i n e r

l e s t e n s i o n s in t e r n e s a p p a r u e s p e n d a n t l a c r j s t a l l i s a t ' i o n l o r s d u p a s -

s a g e d e 1 a p h a s e w u r t z i t e à l a p h a s e c u b i q u e v e r s 4 0 0 ' C .

-/-- -\.-,4-='

F ' i g . I . 4 . - M o n t a g e u t i l i s é p o u r l ' i o d u r a t i o n d e s é c h a n t j l : l o n s d e C u I .

- 5 -

- Elelqrellsl-9el-uslsgri:levx (4)

L e p r o c é d é d e f a b r i c a t ' i o n e s t d a n s s e s g r a n d e s l i g n e s i d e n t i q u e à c e l u i d e l ' é l a b o r a t i o n d e s p o l y c r i s t a u x m a s s i f s . I l c o n s i s t e à a j o u t e r u n f o n d a n t a d é q u a t a u x h a l o g é n u r e s c u i v r e u x a f i n d ' a b a i s s e r l a t e m p é r a - t u r e d e f u s i o n d e l a s o l u t i o n a u d e s s o u s d u s e u i l d e p a s s a g e d e 1 a p h a s e c u b i q u e à 1 a p h a s e w u r t z i t e . L e f o n d a n t d e C u C l e s t l e c h l o r u r e d e

b a r y u m ( 1 0 à 1 5 % n o l a ' i r e ) e t c e l u j d e C u l e s t I ' i o d u r e d e p o t a s s i u m ( 1 5 % m o l a i r e ) . C e s c r i s t a u x n o u s o n t é t é f o u r n i s p a r l e l a b o r a t o i r e d e s p e c t r o s c o p ' i e e t d ' o p t ' i q u e d u c o r p s s o l i d e ( U n ' i v e r s i t é L . P a s t e u r - S T R A S B 0 U I I G ) .

5 - Pgpsge-è-llezele-dq-Çs91

L ' e x i s t e n c e d ' u n e r a i e d e l u m i n e s c e n c e ( v 3 ) d e C u C l a é t é s u p p o s é e e n r a p p o r t a v e c le s m é t h o d e s d e p r é p a r a t i o n d u c r i s t a l p a r u n e é q u ' i p e i a p o - n a i s e ( 5 ) l e s c r j s t a u x é t a n t o b t e n u s p a r t r a n s p o r t e n p h a s e g a z e u s e

( a z o t e ) .

P o u r v é r i f i e r , l ' a c t i o n d e l ' a z o t e c o m m e a g e n t d o p a n t d e C u C l n o u s a v o n s e n t r e p r i s d e s r e c u i t s d e C u C l e n p r é s e n c e d ' a z o t e . L e s é c h a n t ' i l - l o n s p o l y c r i s t a l l i n s é p a i s é t a i e n t e n f e r m é s d a n s d e s t u b e s d e r e c u i t s o u s d e s p r e s s i o n s d ' a z o t e d e 1 0 - u à 1 0 - 2 T o r r e t s u b i s s a i e n t a l o r s u n r e c u i t d e 3 à 1 0 j o u r s à u n e te m p é r a t u r e d e 1 7 0 ' C . D e s é c h a n t i l l o n s t é m o i n s s u b i s s a i e n t l e m ê m e t r a i t e m e n t th e r m i q u e m a ' i s s o u s u n v ' i d e d e 1 0 - 6 T o r r . T o u s c e s é c h a n t i l l o n s s u b i s s a ' i e n t e n s u i t e u n r e f r o i d i s s e m e n t l e n t j u s q u ' à l a t e m p é r a t u r e o r d i n a i r e e t ê t a i e n t p a r f a i t e m e n t t r a n s p a - r e n t s .

- 9!qecbiquÊ!rie-9e-9sl

U n c r i s t a l d e C u I c h a u f f é d a n s le v i d e ( 2 0 0 ' C t ) p e r d f a c j l e m e n t d e I ' ' i o d e . L ' e f f e t d u d o p a g e e n i o d e d e C u I a é t é é t u d ' i é a u m o i n s p o u r

1 e s p r o p r i é t é s d e s u r f a c e p a r l 4 a d a m e C R 0 C H O N - R 0 T H ( 6 ) . N o u s a v o n s re -

p r i s 1 e s m ê m e s p r o c e s s u s a v e c d e s f a c e s c l i v é e s d e m o n o c r j s t a u x , c ' e s t

à d i r e :

j_ ^{r l r M? l l l L i l t} _ill

'l{h ilt

H

r-tr

lJr l

F i g . I . 5 . - M o n t a g e o p t i q u e : B A = S p e c t r o g r a p h e B A I R D A T O M I C J Y = M o n o c h r o m a t e u r J O B I N - y V O N H = M o n o c h r o m a t e u r d o u b l e à p r i s m e s L + L a s e T A T + S P E C T R A - PHYSICS

$ =

Mi=

!l = s

f =

MS

S o u r c e l u m i n e u s e M i r o i r p l a n

M i r o i r s p h é r i q u e

E c h a n t i I I o n

- 7 -

- recuits en Présence (r:especti vement [* t rl ou t-

B - D i s p o s ' i t i f s e x p é r i m e n t a u x

d e v a p e u r d ' i o d e , o u s o u s v ' i d e d y n a m i q u e

r J ) . ( r i g . 1 - 4 ) .

I - Uqn!cse-9p!ie!9

1 . 1 L a f i g u r e I - 5 r e p r é s e n t e l e m o n t a g e o p t i q u e d e b a s e a d o p t é p o u r l ' ê t u d e d e I ' a b s o r p t i o n . I l c o m p r e n d d e u x m i r o i r s s p h é r i q u e s M S - d e 2 0 c m d e d i a m è t r e e t d e 6 0 c m d e d j s t a n c e fo c a l e ' o u v e r t à f / 3 d i s p o s é s s y m é t r i q u e m e n t p a r r a p p o r t à l ' é c h a n t i l l o n e t a s s u r a n t l a f o c a l i s a t i o n d e l a s o u r c e s u r l ' é c h a n t i l l o n ( E ) e t c e l l e d e l a l u m i è r e t r a n s m i s e p a r l ' é c h a n t i l l o n s u r l a f e n t e d ' e n t r é e d e 1 ' a p - p a r e i l d ' a n a 1 Y s e .

u n j e u d e m i r o i r s p l a n o u s e m i tr a n s p a r e n t M 1 e t l 4 z a i n s i q u ' u n e l e n t ' i l l e a n n e x e L p e r m e t t e n t e n c o u r s d e m a n i p u l a t i o n d e c h a n g e r a i s é n r e n t d ' a n a l y s e u r s ( o n u t i I i s e à 1 a p ' l a c e d u s p e c t o g r a p h e B A , l e m o n o c h r o m a t e u r J . Y . ) o u d ' é t u d i e r à 1 a p l a c e d e 1 ' a b s o r p t i o n l a r é f l e x i o n o u e n c o r e l a l u m i n e s c e n c e d e l ' é c h a n t i l l o n ' Q u a n t a u f a i s c e a u la s e r ( L ) , i l e s t f o c a l i s é s u r l ' é c h a n t i l l o n p a r u n p e t i t m i ro ' i r p l a n m u l t i - c o u c h e s p ] a c é d e v a n t I ' u n des mi roi rs s p h é r ' i q u e s ( s o n d i a m è t r e e s t d e 2 c m ) '

1 . 2 S o u r c e s l u m i n e u s e s :

N o u s u t i l i s o n s u n e la m p e à a r c a u x é n o n x B o 9 0 0 1 , J p o u r 1 ' é t u d e d e s s p e c t r e s d , a b s o r p t ' i o n e t d e r é f l e x i o n . L a l u m ' i n e s c e n c e d e s c r i s - t a u x e s t e x c ' i t é e s o i t p a r l a l u m i è r e ' i s s u e d e l a X B O f i l t r é e p a r d e s f i l t r e s i n t e r f é r e n t i e l s o u u n d o u b l e - monochromateur à p r i s m e s d e s i l i c e f o n d u e , s o j t p a r l e s r a i e s 3 5 1 , 1 e t 3 6 3 , 8 n m d ' u n l a s e r A r + S P E C T R A - P H Y S I C S 1 6 4 d é l i v r a n t u n e p u i s s a n c e m a x i m u m d e 1 5 0 m Ï ' l d a n s c e s r a i e s .

1 . 3 A p p a r e i l s d ' a n a l Y s e

L a l u m i è r e e s t a n a l y s é e p a r u n s p e c t r o g r a p h e à r é s e a u (1 2 0 0 tr a i t s / r n m )

F i g . I . 6 . S c h é m a d u s y s t è n e d'analyse diffêrent.iel le o p t i q u e d ' u n e p l a q u e p h o t o g r a p h i q u e .

d e l a d e n s i t ê

- 8 -

B A I R D - A T 0 M I C d e d i s t a n c e fo c a l e 2 m e t d o n t l a d i s p e r s i o n e s t d e z  m m - I d a n s 1 e p r e m i e r o r d r e . L e s s p e c t r e s s o n t e n r e g i s t r é s s u r p l a q u e s p h o t o g r a p h i q u e s A G F A - G E W A E R T 3 4 8 5 0 o u e n c o r e à I ' a i d e d ' u n t u b e p h o t o m u l t i p l i c a t e u r m o b i l e d a n s ' l e

p l a n d e f o c a l i s a t j o n d u s p e c - t r o g r a p h e ( J ) . P o u r l' é t u d e d e g r a n d e s p l a g e s s p e c t r a l e s n o u s u t i l i - s o n s u n m o n o c h r o m a t e u r à r é s e a u (2 4 0 0 tr a i t s / m m ) J0BIN-YV0ll d e d i s t a n c e f o c a l e 3 / 4 m d ' u n e r ê s o l u t i o n d e 1 2 A m m - r .

c o m m e p h o t o m u l t i p l i c a t e u r s n o u s a v o n s u t i l i s é d e s t u b e s d u t y p e r p z I ,

IP 28 RCA et R666 HAMAMATSU.

L e s p o l a r i s e u r s r e c t i l i g n e s é t a i e n t d u t y p e p o l a r o i d d e r a m a r q u e P 0 L A R O ï D , H l l P ' B p o u r 1 ' u l t r a v i o l e t e t H N 3 8 p o u r le v i s i b l e .

1 . 4 A n a l y s e d u s i g n a l

L e s e n r e g i s t r e m e n t s p h o t o g r a p h i q u e s s o n t a n a l y s ê s a v e c u n d e n s i t o m è t r e Z T I S S q u e n o u s a v o n s m o d i f i é p a r a d j o n c t i o n d ' u n m o t e u r a s s u r a n t l e d é p l a c e m e n t d e 1 a p l a q u e p h o t o g r a p h i q u e e t d ' u n s y s t è m e d ' a n a l y s e d i f f ê r e n t i e l l e d u s i g n a l d e s t i n é à o b t e n ' i r la d e n s i t é o p t i q u e d e 1 a p l a q u e e n f o n c t i o n d e ' l a l o n g u e u r d ' o n d e e t s a v a r i a t i o n s p a t i a l e

( f i g . I - 6 ) .

C e d e r n ' i e r s y s t è m e d ' a n a l y s e c o n s i s t e à s u b s t i t u e r à l a f e n t e d ' é c l a i -

r a g e u n e f e n t e d o u b l e à p o l a r i s a t i o n li n é a i r e c r o i s é e e t à a d o p t e r

s u r l e t r a i e t m e s u r e u n d i s q u e h a c h e u r d e l u m i è r e à f e n ê t r e s e n p o l a -

r i s e u r s l i n é a i r e s c r o i s é e s . A I ' a i d e d ' u n e d é t e c t i o n s y n c h r o n e

K E I T H L E Y 8 4 0 n o u s p o u v o n s a l o r s a m p l i f i e r l e s i g n a l c o r r e s p o n d a n t à

u n e v a r i a t i o n d e l a d e n s i t é o p t i q u e d e 1 a p ' l a q u e p h o t ô g r a p h i q u e . L a

s é p a r a t i o n d e s f e n t e s é t a n t c o n s t a n t e , c e s i g n a l c o r r e s p o n d à l a

d é r i v ê e d e l a d e n s j t é o p t i q u e e n f o n c t i o n d e l a l o n g u e u r d ' o n d e . L e

p r o c é d é e s t p a r t i c u l i è r e m e n t i n t e r e s s a n t d a n s la d ê t e c t i o n d e s c h a n g e -

m e n t s d e p e n t e d e s s p e c t r e s d ' a b s o r p t i o n , r é f l e x i o n o u l u m i n e s c e n c e e t

l a d é t e r m i n a t i o n d e s p o i n t s d ' i n f l e x i o n d e s a n o m a l i e s d e r é f l e x i o n .

Ir _-g&

:^'. /'cotÊlt l!- -:Jaj-

ffia..,4

F i g . I . 7 . - C r y o s t a t e n v e r r e p o u r l ' ê t u d e a u x T B T .

t:i":i

A vL ' / \

F i g . I . 8 . E B

n A N

- C o u p e d u c r y o s t a t d o u b l e M E R I C p o s i ti o n d e I ' é c h a n t i I l o n

B o b i n e s s u p r a - c o n d u c t r i c e s C r y o s t a t p r i n c i p a l à H e - l i q u i d e C r y o s t a t " é c h a n t i I l o n "

G a r d e d ' a z o t e 1 iq u i d e .

2 - Çrys:!e!:

N o u s d i s p o s o n s d e d e u x c r y o s t a t s pour 1'étude des spectres des échan- t i l l o n s n o n p e r t u r b ê s .

U n c r y o s t a t à d o u b l e enveloppe e n v e r r e p e r m e t l ' é t u d e d e s é c h a n t i l l o n s à b a s s e q u i d e : 77 K) ou très basse température H e - p o m p é e n v i r o n 1 , 5 K ) ( f i g , I - 7 ) .

u n c r y o s t a t s u p e r is o l é M E R I C p o u r 1 e t r a v a i l à I ' h é l i u m l i q u i d e . L ' é c h a n t i l l o n e s t r e f r o i d i p a r c o n d u c t i o n , s a t e m p é r a t u r e d , é q u . i - l i b r e é t a n t a l o r s d e I ' o r d r e d e g K . p a r p o m p a g e s u r l e b a i n d , h ê - l i u m l i q u i d e : c e t t e t e m p é r a t u r e p e u t ê t r e a m e n 6 e à 4 K .

3 - frsdssllel_de-sheupe_Bsstelisset-fqr!:

U n e b o b i n e s u p r a c o n d u c t r i c e T H O } I S 0 N d é l i v r a n t un champ m a g n é t i q u e m a x i m u m c o n s t a n t d e 5 Teslas (montage b o b i n e s d e H e l m h o l $ e s t m o n t é e d a n s u n c r y o s t a t d o u b r e M E R I C ( f i g . I - g ) . L e c h a m p e s t d i r i g é s u . i _ v a n t I ' a x e d u c r y o s t a t , c e d e r n i e r c o m p o r t a n t q u a t r e f e n ê t r e s à 9 0 "

p l a c é p e r p e n d i c u l a i r e m e n t à s o n a x e . L a c o n f j g u r a t i o n n o r m a l e c h a m p s - m a g n é t i q u e - l u m i è r e est donc celle de V0IGT. un porte ê c h a n t i l l o n s p é c i a 1 c o m p o r t a n t z m i r o . i r s ( A b s o r p t i o n ) o u 1 s e u l m i r o i r ( l u m i n e s c e n c e e t r é f l e x i o n ) p e r m e t l e t r a v a i l e n c o n f i g u r a - tion de FARADAY.

L e c r y o s t a t - é c h a n t i l l o n e s t m u n i d ' u n s y s t è m e d e r ê g u ' l a t i o n d e t e m - p é r a t u r e contrôlée par une sonde GaAs.

L e p r é 1 é v e m e n t d ' h é l j u m ri q u i d e ( o u g a z e u x ) s u r l e b a i n p r i n c i p a l d u c n y o s t a t - b o b i n e a v e c o u s a n s p a s s a g e s u r u n f o u r contrô1é par l a r é g u l a t i o n de température p e r m e t d e m a i n t e n i r constante la t e r n p é r a t u r e a u n i v e a u d e r ' ê c h a n t i l l o n d a n s la g a m m e 3 0 0 - 5 K o u 5 - 1 , 5 K ( é c h a n t i l l o n d a n s u n b a i n d , h é l i u m l i q u i d e ) .

e t q u e u e d e s i l i c e f o n d u e

t e m p é r a t u r e ( b a i n N 2 - l i -

( b a i n H e - l i q u i d e : 4 , 2 K ;

g - L

I . 9 . - S c h é m a d u m o n t a g e a p p l i q u a n t u n e P : P i s t o n m o b i l e

J C : J a u g e d e c o n t r a i n t e S : S o u f f l e t d ' é t a n c h è i t é

L : L e v i e r m u l t i p ' l i c a t e u r d e I a f o r c e E : E c h a n t i l l o n .

=

I _F

F ' i g . p r e s s i o n u n i a x i a l e

4 - lrg::!gl_slicllcle ( r i g . r-e)

c e m o n t a g e a é t é r é a l i s é e p a r 1'équipe J.L. DEISS a u L a b o r a t o i r e d e s p e c t r o s c o p i e e t d ' ' p t i q u e d u c o r p s Soride (u.L.p. srnnsaàune;.

L e c r y o s t a t contenant re système e s t u n cryostat doubre en verre

( v o i r ( 2 ) ). La pression e s t a p p r i q u é e à r , é c h a n t i ï r o n p a r I i n t e r -

m é d i a i r e d ' u n p i s t o n s o u m i s à . u n s y s t è m e d e b r a s d e r e v i e r q u e l, o n

c h a r g e avec des poids. Des jq,u,g.gs d e c o n t r a i n t e placées sur ra tige

d e g u i d a g e d u p i s t o n , g u i f a i t êgalement o f f i c e d e p o r t e é c h a n t i l l o n ,

p e r m e t t e n t l e c o n t r ô r e d e s c o n t r a i n t e s app.riquées à r , é c h a n t i i l o n .

B i b l i o g r a p h i e - P A R T I E I

1 . - C . S C H I d A B , J . R I N G t I S S E N , R . H E I I , 4 B U R G E R e t S " N I K I T I N E ' J . C h i m i e P h y s . 6 5 , 1 0 3 5 , ( 1 9 6 8 ) .

2 . - J . R I N G E I S S I N

T h è s e L 9 6 7 - U n i v e r s i t é d e STRASB0URG.

3 . - T . S A U D E R

T h è s e 3 e C y c l e 1 9 7 5 - Université de STRASB0URG.

4 . - C . S C H W A B e t A . G O L T Z E N T

P r o g . C r y s t a l G r o w t h C h a r a c t . 5 , 2 3 3 , ( 1 9 8 2 ) . 5 . - T . c 0 T 0 , T . TAKAHASI{I e t M . U E T A

J . P h y s " S o c . J a p a n 2 4 , 3 I 4 , ( 1 9 6 9 ) .

6. - Mme cRocHoN-RoTH

T h è s e 3 e C y c l e 1 9 6 8 - Université de STRASBOURG.

7 . - J , C . M E R L E

T h è s e L 9 7 4 - U n i v e r s i t ê de STRASBOURG.

Ào -l

f E 3

oc)ttr

(\ _(-)=(J

oE

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C\l

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+)oLotno:!(uo-

+J(uL+J()ootJ1

Iot

b- c)OO

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'Jarlrn r

.

- 1 1 -

P A R T I E I I

1 . !!rsç!urc:-9s-Eelde: -e!-rpeç!re:-eIçileligse: -de-9v91 -e!-9sl

L a s t r u c t u r e d e b a n d e s d e c e s c o m p o s é s a é t é é t u d i é e t h é o r i q u e m e n t p a r p l u s i e u r s a u t e u r s ( K . S . S Q N G 1 9 6 7 , l t l . A . K H A N 1 9 7 2 , L . K L E M A I I a n d K . t , t E D N I C K 1 9 7 9 , H . 0 V E R H 0 F 1 9 8 0 ) .

A k = 0 c e n t r e d e l a l è t e z o n e d e B r i l l o u i n . L a b a n d e d e c o n d u c - t i o n 1 a p l u s b a s s e p r é s e n t e u n m i n ' i m u m . E l l e e s t f o r m é e d ' u n m é 1 a n g e d ' o r b i t a l e s d ' é l e c t r o n n s d e I ' h a l o g è n e e t 4 s d u C u + d e S y m é t r i e s e t a p p a r t e n a n t à l a r e p r é s e n t a t j o n i r r é d u c t i b l e f 1 ( K O S T E R e t a l l ( 1 9 6 3 ) ) . L a b a n d e d e v a l e n c e l a p l u s é l e v é e p r é s e n t e u n m a x ' i m u m . E l l e e s t f o r - m é e d ' u n m é l a n g e d ' o r b i t a l e s d e s é l e c t r o n s d e v a l e n c e 3 d d e C u ' e t d e s é l e c t r o n s n p d e I ' h a l o g è n e . L a s y m é t r i e g l o b a l e e s t d e c a r a c t è r e p e t e l l e a p p a r t i e n t à 1 a r e p r é s e n t a t i o h f 1 5 . L e c o u p l a g e s p i n - o r b ' i t e m o d i f i e 1 a s y m é t l i e d e l a b a n d e d e c o n d u c t i o n f 1 e n f r e t s é p a r e 1 a b a n d e d e v a l e n c e e n 2 b a n d e s f 7 ( 2 x ) e t f 6 ( 4 x ) .

C A R D O N A ( 1 9 6 3 ) a m o n t r é q u e l a b a n d e d e v a l e n c e f , e s t l a p l u s p r o f o n d e d a n s le c a s d e C u C l c o n t r a j r e m e n t à c e q u i e s t o b s e r v é d a n s C u l e t d a n s 1 a p l u p a r t d e s s e m i - c o n d u c t e u r s à s t r u c t u r e z i n c - b l e n d e .

L e s e x c i t o n s a s s o c i é s a u x b a n d e s f t ( i = L / Z ) ; f s ( i= l / Z e t f t 1 5 = 3 / 2 ) ; t s ( j = L / Z ) q u e n o u s d é s ' i g n e r o n s d a n s la s u i t e p a r 1 a s y m é t r i e d e l e u r s b a n d e s d e v a l e n c e 1 7 o u f , ( p o u r d e s r a i s o n s d e s i m p l i f i c a t i o n d e l a n o t a t i o n ) , s o n t à l ' o r i g i n e d e s s p e c t r e s e x c i t o n i q u e s d e p r e m i è r e c l a s s e a p p e l é s r e s p e c t ' i v e m e n t s é r i e s f i n e e t d j f f u s e p a r R E I S S & N I K I T I N E ( 1 9 6 0 ) o u e x c i t o n s Z s e t Z r z p a r C A R D O N A ( 1 9 6 3 ) . L e c o u p l a g e i - i d ' u n é l e c t r o n d e l a b a n d e d e c o n d u c t ' i o n d e m o m e n t a n g u l a i r e L / 2 a v e c u n t r o u d e l a b a n d e d e v a l e n c e d e m o m e n t a n g u l a t r e L / 2 ( p o u r f 7 ) o u 3 / 2 ( p o u r fs ) ' p e r m e t d e p r é v o ' i r p o u r d e s e x c i t o n s s d e u x n i v e a u x d e m o m e n t a n g u l a i r e

t o t a l J = l e t 0 p o u r I ' e x c j t o n f z e t J = 1 e t 2 p o u r l' e x c i t o n f s

A 1 ' a p p r o x i m a t ' i o n d i p o l a i r e é l e c t r i q u e , s e u l e s le s t r a n s i t i o n s v e r s l ' é t a t d e m o m e n t a n g u ' l a ' i r e t o t a l J = l s o n t p e r m ' i s e s .

R a p p e l s d e s p r o p r i é t é s e x c i t o n i q u e s d e C u C l e t C u l

25 l2Ocm-l

? S t . g c l r r i---1

;

;2570864 i255<Oc-i r3Llôllm, [3513q

F i g . I I . ? - S p e c t r e t y p e d ' a b s o r p t i o n d a n s à 4 , 2 " f , d e C u I . E x c i t o n fr .

l a r ê g i o n d e s p e t i t e s é n e r g i e s

II

I a l

9 l o l

L I

ô lc l O I I

c F

- lt . I o i

' r lorl o l . o lI

, _ l

c l o l

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? 9 E 4 6 c d r , 2 9 ? 9 ! c m - l

2973r

zqnzoâ

29689cnd

æô6eca'rri

29ôtô cma

F i g . I I . 3 . - S p e c t r e t y p e d , a b s o r p t i o n d a n s 1 a r ê g i o n d e s à 4 , 2 o K d e C u I . E x c i t o n fz .

1 ) l a m p e à f i l a m e n t d e t u n g s t è n e 2) lampe XBO 450 t.l.

' 1

iI

I ilo i

L I

5 lL l

o l

. o l

- l

c lt l

g r a n d e s é n e r g i e s ,

- r 2 -

N o u s p o u v o n s é g a l e m e n t t r a d u i r e c e s s y m é t r i e s p a r l e s e x p r e s s i o n c i - d e s s o u s

r é s u l t a t s d u p o i n t d e v u e d e s

f 5 X f 7 X f 1 f s + f 2

< - L ( I I Z , 1 / 2 )

. _ - 0 ( L / ? , I / 2 )

f 6 . x f 6 x f 1 - f s + f r + f u - l f s I ( L / 2 ' 3 / ? )

I

f r r + r u æ 2 ( l / 2 , 3 / 2 ) 0 n r e m a r q u e q u e 1 e c h a m p c r i s t a l l i n d é c o m p o s e l e n i v e a u J = 2 e n d e u x n i v e a u x d e s y m é t r i e f r , f u .

L e s f i g u r e s I I . 1 , I I . 2 , e t I I . 3 m o n t r e n t r e s p e c t i v e m e n t ' l e s s p e c - t r e s d ' a b s o r p t i o n t y p e d e c o u c h e s m i n c e s s u r s u p p o r t d e s i l i c e f o n d u e à 4 , 2 K d e C u C l e t C u I , e t l a f i g u r e I I . 4 l e s p e c t r e d e r é f l e x i o n à 1 ' 5 K d e I ' e x c i t o n f s d e C u I .

L e g _ e l g l ! 9 ! t _ ! z - 9 ! - ! e - É e - Ç U C l ( R I N G E I S S E N e t N I K I T I N T ( 1 e 6 7 ) T . S A U D E R ( 1 e 6 8 ) )

t:;

2 .

L ' é t u d e a p p r o f o n c i i e r e c r i s t a l I i s é e s à p e r m i s

l z .

d e s s p e c t r e s d ' a b s o r p t ' i o n d e I a m e s m ' i n c e s d e d é g a g e r l e s c a r a c t é r i s t i q u e s d e s e x c ' i t o n s

n ' t v e a u n s un {.r-1 ^R _{n " n} ^{a ( A )} _{n '}

I 2 3 4

2586.5 27T57 27298 2 7 3 2 3 27355

1 4 9 0 8 1 6 5 1 3 5L2

5 1 1

7 r r 7 , 5 7 , 5 7 ' 5

8 60 1 3 5 240

@

c I

. o x o o

C U I 1 . 5 K

h = 1 n=2 n=3

24500 2s000 -

9 ( c m ' )

F i g ' I I . 4 . - S p e c t r e t y p e d e r ê f l e x i o n d e I ' e x c j t o n f s d ' u n m o n o c r i s t a l d e

c u l ( ' l e s p e c t r e de ruminescence s e s u p e r p o s e a u s p e c t r e d e

r é f l e x i o n d a n s 1 a r é g i o n d e s f a . i b l e s é n e r g i e s ) .

- 1 3 -

L e s r a i e s e x c i t o n i q u e s n e f o r m e n t p a s u n e s é r i e h y d r o g é n o î d e . c h a q u e r a i e e x c i t o n i q u e n s , d e n o m b r e d ' o n d e v n , e s t c a r a c t é r i s é e p a r u n e c o n s t a n t e d e R Y D B E R G R n à l a q u e l l e c o r r e s p o n d u n e v a l e u r p a r t i - c u l i è r e e - d e l a c o n s t a n t e n d i é l e c t r i q u e :

R v = v - n

n æ n ( n = 1 , 2 , 3 . . . . )

o u v o o e s t l ' é n e r g i e d e l a t r a n s i t i o n b a n d e à b a n d e . C e t t e d é p e n d a n c e d e l a c o n s t a n t e d e R Y B E R G s ' e x p l i q u e p a r I ' e x i s t e n c e d ' u n f o r t c o u p l a g e é l e c t r o n - p h o n o n q u i s e t r a d u i t p a r u n p o t e n t i e l n o n - c o u l o m b i e n d e t y p e H A K E N ( 1 e 5 8 ) - M E Y E R ( 1 e s 6 ) :

V ( r ) = - _{t o "}

^r '(+

^{- s}

)" rr - A)

e x p - U 1 F * e x p - U 2 r

L

o t - t e o e t e , s o n t r e s p e c t i v e m e n t l e s c o n s t a n t e s d i é l e c t ' i q u e s o p t i q u e e t s t a t j q u e e t o ' l a p u l s a t i o n d e l a v i b r a t i o n l o n g i t u d i n a l e d u r é s e a u .

A

U . _'l =

m o f i l ,

L a m a s s e r é d u i t e d e I ' e x c i t o n u = e n s e d é d u i t d e R n p a r H . r . t 0 , 2 6 5 m o I a rel ati on xexc = .fr. ro . Rn/ Rn . l,lotre

r e p o s e s u r l a p r i s e e n c o m p t e d e 4 r a i e s . d e R I N G E I S S E N e t N I K I T I N E ( 1 9 6 7 ) o b t e n u e

L ' a c t i o n d u c h a m p m a g n é t i q u e f a i t a p p a r a î t r e e n a b s o r p t i o n e t e n é m i s s i o n u n e r a i e f i h ê v 1 ( z 5 B L 4 c m t ) a u v o i s . i n a g e d e l a r a i e 1 s f "

d o n t I ' i n t e n s i t é c r o î t a v e c c e l l e d u c h a m p m a g n é t i q u e . E l l e s ' i n t e r - p r è t e c o m m e u n e tr a n s ' i t i o n in t e r d i t e à H = 0 v e r s l e n i v e a u e x c i t o - n i q u e J = 0 d e s y m é t r i e f 2 ( C E R T I E R 1 9 6 9 e t 1 9 7 0 ) . L ' é c a r t m e s u r é e n t r e c e t t e r a i e e t l a r a i e 1 s f 5 e s t d e 5 0 c m - l . E l l e t r a d u i t l ' é n e r g i e d ' é c h a n g e é l e c t r o n - t r o u p o u r I ' e x c i t o n 1 s f z .

L ' e x c i t o n fs e s t r e p r é s e n t é d a n s le s p e c t r e d ' a b s o r p t i o n u n i q u e m e n t + m ,

e n v a l e u r

E l le a v e c 3

e s t d i f f é r e n t e d e c e l l e

r a i e s s e u l e m e n t .

p a r l a r a i e l a r g e d e nombre d ' o n d e ? 6 4 2 0 c m - r e t r , é c a r t m e s u r é r a i e l s f z d o n n e a p p r o x i m a t i v e m e n t 1 a s é p a r a t i o n é n e r g é t i q u e d e s d e v a l e n c e s f z e t f , s o i t e n v i r o n 5 5 5 c m - r .

te:-elsl!e! e_Iz. _9!_le-!e-Çsi .

à l a b a n d e s

3 .

L ' é t u d e d e s s p e c t r e s e n s i l i c e f o n d u e m o n t r e I a u x e x c i t o n s f7 e t f 6 .

L a s é r i e a s s o c i é e à I L e s c a r a c t é r i s t i q u e s c i - d e s s o u s

d i a b s o r p t i o n d e s c o u c h e s m i n c e s s u r s u p p o r t ' e x i s t e n c e

d e Z s é r i e s hydrogénoides a s s o c i é e s ' e x c i t o n

f 6 e s t d é d o u b l é e ( s é r i e s I e t I I ) d e c e s séries sont résumées d a n s le s tableaux

L e s m a s s e s r é d u i tes

- , , ( f t ) ^

- u"*Ë' t o'2r e t

d e s e x c i t o n s se déduisent d e R : n m o

f - ^ ,

- uài. - 0,19 mo

e x c i t o n s f a , n s I

v n ( c m - t ) R n ( c m - t ) 1

2 3 4

24679 25054 25120 25148 25179

5 0 0

l l

t l

l l

6 r 5

il

t l

t l

1 5 6 2 140 248

exci tons|7 I 2 3

2 9 8 1 0 30240 3 0 3 2 0 30380

570

l l

t l

1 7

68

1 5 3

- 1 5 -

L ' a n a l y s e K R A M E R S - K R O N I G d e s s p e c t r e s d e r é f l e x i o n d e c r i s t a u x m a s s i f t p a r J U N G ( 1 9 7 1 ) c o n d u i t à u n e v a l e u r d e l a c o n s t a n t e d e R Y D B E R G R 1 é g é r e m e n t d i f f é r e n t e 5 5 4 c m - r d e c e l l e q u e n o u s tr o u v o n s p o u r l e s e x c i t o n s fr . C e t t e d i f f ê r e n c e e s t d u e p r i n c i p a l e m e n t à u n é c a r t d e 1 0 c m - r e n t r e l a p o s i t i o n s p e c t r a l e d e I ' e x c i t o n 3 s e n r é f l e - x i o n e t e n a b s o r p t i o n

L e s s p e c t r e s d e r é f l e v . i o n d e n o n o c r i s t a u x d e C u I m o n t r e n t ( fi g . I I . 4 ) é g a l e m e n t u n e a n o m a l i e v , ( 2 4 6 7 2 c m - t

) a u v o i s i n a g e d e l ' e x c ' i t o n 1 s f s . E l l e c o r r e s p o n d à l a t r a n s i t i o n e x c i t o n i q u e i n t e r d i t e J = 2 ( J U N G e t a l l 1 9 7 1 ) .

L a s é p a r a t i o n é n e r g é t ' i q u e e n t r e l e s e x c i t o n s f7 e t I ' , e s t d e l ' o r d r e d e 5 1 6 5 c m - r . E l l e e s t v o i s i n e d e 1 a s é p a r a t i o n s p i n - o r b ' i t e d e s b a n d e s d e v a l e n c e c o r r e s p o n d a n t e s .

N o u s c o n f i r m e r o n s I ' a t t r i b u t i o n d e J U N G e t n o u s m o n t r e r o n s q u e l e d é d o u b l e m e n t d e l a s é r i e e x c i t o n i q u e f B e s t l e r é s u l t a t d e c o n t r a ' i n - t e s i n d u i t e s d a n s le s c r i s t a l l i t e s d e C u l p a r s u i t e d e l a b o n n e a d h é - r e n c e s u b s t r a t - s u p p o r t e t d u f o r t c o e f f j c i e n t d e d i l a t a t i o n d e C u I p a r r a p p o r t à c e l u i d e l a s i l i c e f o n d u e .

4. Eyelue!iqn-de-IlÉncrgie-dlÉçhstse-e!-de-le-sÊpstqtie!-spin:qrDi!e-dqns le: -9sI-è-pqr!ir-qe: -qer!ee: -ÉlpÊriuel!ele: -9e:-rpeç!Le:-q:sUeerp!isn

ql-dç-rÉIlerisn.

L a s t r u c t u r e f i n e d e s r a i e s e x c i t o n i q u e s f o n d a m e n t a l e s d é p e n d d e l ' é n e r g i e d ' é c h a n g e e l e c t r o n - t r o u ( 4 1 ) e t d e 1 a s é p a r a t i o n s p i n - o r b i t e ( À ) d e s b a n d e s d e v a l e n c e .

O N O D E R A e t T O Y O Z A W A ( 1 9 6 7 ) o n t m o n t r é d a n s le c a s d e s h a l o g é - n u r e s a l c a l i n s q u e ' l 'é n e r g ' i e d ' é c h a n g e e l e c t r o n - t r o u  t m o d i f i e

I

l ' ê c a r t e n t r e l e s r a i e s e x c i t o n ' i q u e s f o n d a m e n t a l e s 1 s f 7 e t l s f s e t l e s i n t e n s ' i t é s d ' o s c i l l a t e u r s d e c e s r a i e s . E n a d m e t t a n t q u e c e t t e t h é o r i e e s t a p p ' l i c a b l e a u x h a l o g é n u r e s d e c u i v r e 1 e s é n e r g ' i e s E O e t E ^ d e s e x c i t o n s f7 e t f r s o n t :

U

f 7

f 6

ERI

r - r r -

| = +,1 or*à'il^,-+)'-B ^'J

E c )

r e l a t i o n :

( 2

ER-Ec =

l(or-à)

\

L e r a p p o r t B d e s i n t e n s j t ê s

L ' o r j g i n e d e s é n e r g i e s e s t p r i s e p o u r À = 0 .

L ' é c a r t o e n t r e n i v e a u x e x c i t o n i q u e s p e r m i s e s t d o n n é p a r l a

u r s e s t d é f i n i p a r :

I ^,lt/2

o " l ' )

o s c i I I a t e d r

a

I I

)

f ( E c )

R =

''J - TT-ECI-T-FÇ-

e t s ' e x p r i m e e n f o n c t i o n d e  , e t À p a r

( 3 ^ T - À )

I r e l a t i o n :

L e s i g n e + s i

d T < 0 e t l e s i g n e - s i u-T

^{> 0}

L e s t r a n s i t i o n s v e r s l e s n i v e a u x E B ( J = z , T s + f u ) e t

E D (J = 0 , f z ) s o n t i n t e r d i t e s , r e s i n t è n s i t é s d , o s c i l l a t e u r s corres- p o n d a n t e s s o n t n u l l e s o ù t r è s f a i b l e s e t p a r c o n s ê q u e n t 1 ' é n e r g i e d e c e s é t a t s e s t i n d ê p e n d a n t e d e a r . L ' é c a r t lr, - rol mesure 1 a s é p a r a - t i o n s p i n - o r b i t e À .

L a p o s i t i o n d e c e s n i v e a u x a v e c l, o r i g i n e d e s é n e r g i e s c h o i s i e s e s t

Es=+

Eo =t