2.2 eV luminescence in GaN

The yellow Luminescence in GaN centered at 2.2 eV has been studied in various epitaxial layers grown by MOVPE on sapphire and by the sandwich sublimation method on 6H-SiC substrates. The photoluminescence and optically detected magnetic resonance results can be consistently explained by a recombination model involving shallow donors and deep donors.

The influence of photon excitation and proton irradiation on the luminescence properties of yttria stabilized zirconia doped with praseodymium ions

Lanthanide doped zirconia based materials are promising phosphors for lighting applications. Transparent yttria stabilized zirconia fibres, in situ doped with Pr3+ ions, were grown by the laser floating zone method. The single crystalline doped fibres were found to be homogeneous in composition and provide an intense red luminescence at room temperature. The stability of this luminescence due to transitions between the 1D2 → 3H4 multiplets of the Pr3+ ions (intra-4f2 configuration) was studied by photo- and iono-luminescence. The evolution of the red integrated photoluminescence intensity with temperature indicates that the overall luminescence decreases to ca. 40% of the initial intensity at 14 K when heated to room temperature (RT). RT analysis of the iono-luminescence dependence on irradiation fluence reveals a decrease of the intensity (to slightly more than ∼60% of the initial intensity after 25 min of proton irradiation exposure). Nevertheless the luminescence intensity saturates at non-zero values for higher irradiation fluences revealing good potential for the use of this material in radiation environments.

Characterization and age determination of Quaternary volcanism in the southern Ankaratra region (central Madagascar) through novel approaches in luminescence dating

This work introduces two novel approaches for the application of luminescence dating techniques to Quaternary volcanic eruptions: crystalline xenoliths from lava flows are demonstrated to be basically suitable for luminescence dating, and a set of phreatic explosion deposits from the Late Quaternary Vakinankaratra volcanic field in central Madagascar is successfully dated with infrared stimulated luminescence (IRSL). Using a numerical model approach and experimental verification, the potential for thermal resetting of luminescence signals of xenoliths in lava flows is demonstrated. As microdosimetry is an important aspect when using sample material extracted from crystalline whole rocks, autoradiography using image plates is introduced to the field of luminescence dating as a method for detection and assessment of spatially resolved radiation inhomogeneities. Determinations of fading rates of feldspar samples have been observed to result in aberrant g-values if the pause between preheat and measurement in the delayed measurements was kept short. A systematic investigation reveals that the phenomenon is caused by the presence of three signal components with differing individual fading behaviour. As this is restricted to short pauses, it is possible to determine a minimal required delay between preheating and measurement after which the aberrant behaviour disappears. This is applied in the measuring of 12 samples from phreatic explosion deposits from the Antsirabe – Betafo region in the Late Quaternary Vakinankaratra volcanic field. The samples were taken from stratigraphically correlatable sections and appear to represent at least three phreatic events, one of which created the Lac Andraikiba maar near Antsirabe. The obtained ages indicate that the eruptive activity in the region started in the Late Pleistocene between 113.9 and 99.6 ka. A second layer in the Betafo area is dated at approximately 73 ka and the Lac Andraikiba deposits give an age between 63.9 and 50.7 ka. The youngest phreatic layer is dated between 33.7 and 20.7 ka. These ages are the first recorded direct ages of such volcanic deposits, as well as the first and only direct ages for the Late Quaternary volcanism in the Vakinankaratra volcanic field. This illustrates the huge potential of this new method for volcanology and geochronology, as it enables direct numerical dating of a type of volcanic deposit which has not been successfully directly dated by any other method so far.

Novel laser-induced luminescence resulting from benzophenone/O-propylated p-tert-butylcalix[4]arene complexes. A diffuse reflectance study

Laser-induced room temperature luminescence of air-equilibrated benzophenone/O-propylated p-tert-butylcalix[ 4] arene solid powdered samples revealed the existence of a novel emission, in contrast with benzophenone/p-tertbutylcalix[ 4] arene complexes, where only benzophenone emits. This novel emission was identified as phosphorescence of 1-phenyl-1,2-propanedione, which is formed as the result of an hydrogen atom abstraction reaction of the triplet excited benzophenone from the propoxy substituents of the calixarene. Room temperature phosphorescence was obtained in air-equilibrated samples in all propylated hosts. The decay times of the benzophenone emission vary greatly with the degree of propylation, the shortest lifetimes being obtained in the tri- and tetrapropylated calixarenes. Triplet - triplet absorption of benzophenone was detected in all cases, and is the predominant absorption in the p-tert-butylcalix[ 4] arene case, where an endo-calix complex is formed. Benzophenone ketyl radical formation occurs with the O-propylated p-tert-butylcalix[ 4] arenes hosts, suggesting a different type of host/guest molecular arrangement. Diffuse reflectance laser. ash photolysis and gas chromatography - mass spectrometry techniques provided complementary information, the former about transient species and the latter regarding the final products formed after light absorption. Product analysis and identification clearly show that the two main degradation photoproducts following laser excitation in the propylated substrates are 1-phenyl-1,2- propanedione and 2- hydroxybenzophenone, although several other minor photodegradation products were identified. A detailed mechanistic analysis is proposed. While the solution photochemistry of benzophenone is dominated by the hydrogen abstraction reaction from suitable hydrogen donors, in these solid powdered samples, the alpha-cleavage reaction also plays an important role. This finding occurs even with one single laser pulse which lasts only a few nanoseconds, and is apparently related to the fact that scattered radiation exists, due to multiple internal reflections possibly trapping light within non-absorbing microcrystals in the sample, and is detected until at least 20 mus after the laser pulse. This could explain how photoproducts thus formed could also be excited with only one laser pulse.

La datation du site Mailhot-Curran : application de la luminescence optique sur des poteries iroquoiennes du Saint-Laurent

La luminescence optique (OSL) a été mesurée sur dix-sept fragments de poterie collectés à Mailhot-Curran (BgFn-2), un site archéologique du Sylvicole supérieur tardif localisé dans le sud-ouest du Québec. Le but principal de ce projet était de dater ce site qui est considéré jusqu’à maintenant comme le plus récent site préhistorique de la concentration de Saint-Anicet, afin de poser un jalon dans la chronologie des sites de cette région. L’OSL a été utilisée conjointement à la datation par radiocarbone (14C) et la sériation du matériel archéologique. L’hypothèse archéologique propose que le village aurait été occupé pendant les années 1518 à 1530 de notre ère (Chapdelaine 2015a). Les résultats que nous proposons dans ce présent mémoire appuient cette proposition. Nous avons obtenu un âge de 490 ± 49 ans (année de référence : 2013), correspondant à l’année 1523 de notre ère avec une probabilité d’occupation du site Mailhot-Curran entre les années 1474 et 1572. Le programme de datation par luminescence optique a été réalisé sur des fragments de poterie domestique composés d’argile de la Mer de Champlain datant de la période du Quaternaire récent. La datation par stimulation infrarouge (IRSL) a été préférentiellement utilisée sur des aliquotes de grains fins polyminéraliques. Pour la détermination des doses équivalentes, un protocole SAR (Murray et Wintle 2000) modifié pour la mesure des feldspaths et incluant un lessivage optique a été utilisé (Lamothe et al. 2004). Les valeurs g ont été mesurées en suivant le protocole proposé par Auclair et al. (2003). La correction de Huntley et Lamothe (2001) a été utilisée afin de corriger les doses équivalentes mesurées pour la décroissance anormale du signal feldspathique. Les doses annuelles ont pour leur part été déterminées par des mesures réalisées in situ et en laboratoire. Les résultats que nous présentons dans ce mémoire sont affectés par une dispersion assez large. Cette variabilité a été prise en compte par des méthodes statistiques pour la détermination de l’âge probable de l’occupation du site Mailhot-Curran.

La datation du site Mailhot-Curran : application de la luminescence optique sur des poteries iroquoiennes du Saint-Laurent

La luminescence optique (OSL) a été mesurée sur dix-sept fragments de poterie collectés à Mailhot-Curran (BgFn-2), un site archéologique du Sylvicole supérieur tardif localisé dans le sud-ouest du Québec. Le but principal de ce projet était de dater ce site qui est considéré jusqu’à maintenant comme le plus récent site préhistorique de la concentration de Saint-Anicet, afin de poser un jalon dans la chronologie des sites de cette région. L’OSL a été utilisée conjointement à la datation par radiocarbone (14C) et la sériation du matériel archéologique. L’hypothèse archéologique propose que le village aurait été occupé pendant les années 1518 à 1530 de notre ère (Chapdelaine 2015a). Les résultats que nous proposons dans ce présent mémoire appuient cette proposition. Nous avons obtenu un âge de 490 ± 49 ans (année de référence : 2013), correspondant à l’année 1523 de notre ère avec une probabilité d’occupation du site Mailhot-Curran entre les années 1474 et 1572. Le programme de datation par luminescence optique a été réalisé sur des fragments de poterie domestique composés d’argile de la Mer de Champlain datant de la période du Quaternaire récent. La datation par stimulation infrarouge (IRSL) a été préférentiellement utilisée sur des aliquotes de grains fins polyminéraliques. Pour la détermination des doses équivalentes, un protocole SAR (Murray et Wintle 2000) modifié pour la mesure des feldspaths et incluant un lessivage optique a été utilisé (Lamothe et al. 2004). Les valeurs g ont été mesurées en suivant le protocole proposé par Auclair et al. (2003). La correction de Huntley et Lamothe (2001) a été utilisée afin de corriger les doses équivalentes mesurées pour la décroissance anormale du signal feldspathique. Les doses annuelles ont pour leur part été déterminées par des mesures réalisées in situ et en laboratoire. Les résultats que nous présentons dans ce mémoire sont affectés par une dispersion assez large. Cette variabilité a été prise en compte par des méthodes statistiques pour la détermination de l’âge probable de l’occupation du site Mailhot-Curran.