Tantalate de lutécium

Dans des conditions normales, LuTaO₄ a une structure cristalline monoclinique de type fergusonite (notée M' ; symbole de Pearson mP12, Groupe d'espace = P2/a, No 13). Elle peut être transformée en structure I2/a (M) par recuit à 1600 °C. Les deux structures sont stables dans des conditions normales[5]. Dans la structure M', l'atome de lutécium est en coordination 8 avec l'oxygène et forme un antiprisme distordu avec une symétrie de site C₂. La structure du tantalate de lutécium est identique à celle du tantalate d'yttrium (YTaO₄) et du tantalate de gadolinium (GdTaO₄)[6].

Le tantalate de lutécium seul est faiblement fluorescent. Une émission brillante est obtenue en incorporant une faible quantité (environ 1 %) de dopants variés de terre rare lors de la croissance du cristal, par exemple, avec l'europium (raie rouge étroite à 610 nm), le samarium (rouge : 610 nm), le terbium (jaune-vert : raies à 495 et 545 nm), le praséodyme (rouge : 615 nm), le thulium (bleu : 455 nm), le dysprosium (orange : 580 nm) ou le niobium (bleu : 400 nm, pic large). L'émission est plus efficacement excitée par des électrons, des rayons X ou de la lumière ultraviolette à 220 nm. La densité élevée de LuTaO₄ favorise l'excitation par des rayons X, qui présentent une absorption plus forte et plus efficace dans LuTaO₄, comparé à d'autres matériaux. LuTaO₄ montre également de la thermoluminescence — il brille dans l'obscurité lorsqu'il est chauffé après avoir été éclairé[2].

Pour préparer un échantillon de tantalate de lutécium, des poudres d'oxydes de tantale et de lutécium (Lu₂O₃ et Ta₂O₅) sont mélangées et recuites à une température supérieure à 1200 °C pendant plusieurs heures. Pour préparer un phosphore, une petite quantité d'un matériau approprié, tel que l'oxyde d'une autre terre rare, est ajoutée au mélange avant le recuit. Après refroidissement, le produit est mélangé à de l'eau, lavé, filtré et séché, fournissant une poudre blanche constituée de particules micrométriques de LuTaO₄[2].