J. Phys. France 48, 379-387 (1987)
DOI: 10.1051/jphys:01987004803037900

De-excitation processes of optically excited Nd3+ pairs in CsCdBr3

R.B. Barthem¹, R. Buisson¹, F. Madèore¹, J.C. Vial¹ et J.P. Chaminade<sup>2

1</sup>  Laboratoire de Spectrométrie Physique , Université Scientifique et Médicale de Grenoble, B.P. 87, 38402 Saint-Martin-d'Hères, France
²  Laboratoire de Chimie du Solide du CNRS, Université de Bordeaux I, 33405 Talence Cedex, France

Abstract
CsCdBr3 : Nd3+ crystals have been studied by laser selective excitation and time resolved spectroscopy. Due to the charge compensation resulting from the Nd3+ / Cd2+ substitution, the proportion of Nd3+ pairs is very large and does not follow the statistical laws. This proportion has been measured, its variation with concentration has been established and the effect of codoping with a monovalent metal observed. From a comparison between the properties of single ions and pairs, energy transfers have been analysed. De-excitation channels have been determined for some excited levels from the dynamics and the relative intensities of luminescence lines. An unusual behaviour, which can lead to applications, has been observed : the 4F3/2 luminescence of pairs if favoured with respect to that of single ions. This behaviour is well explained.

Résumé
Des cristaux de CsCdBr3: Nd3+ ont été étudiés à l'aide des techniques d'excitation sélective par laser pulsé et de spectroscopie en temps résolu. Du fait de la compensation de charge résultant de la substitution de Cd2+ par Nd3+ , la proportion des ions Nd3+ associés en paires est très grande et ne suit pas les lois de la statistique. Cette proportion a été mesurée, sa variation avec la concentration a été mise en évidence et l'effet d'un codopage avec un ion monovalent a été observé. Par comparaison entre les propriétés des ions isolés et des paires, les transferts d'énergie ont pu être analysés. Les chemins de désexcitation depuis quelques niveaux excités ont été déterminés grace à la dynamique et aux intensités relatives des raies de luminescence. Un comportement inhabituel, pouvant conduire à des applications, a été observé : la luminescence du niveau 4F3/2 est favorisée pour les paires par rapport aux ions isolés. Il est très bien expliqué.

PACS
7840H - Other nonmetallic inorganics.
7855H - Other solid inorganic materials.

Key words
cadmium compounds -- caesium compounds -- luminescence of inorganic solids -- neodymium -- photoluminescence -- visible and ultraviolet spectra of inorganic solids