Propiedades estructurales y magnéticas del ZnO co-dopado con Mn y Al.

A. FIGUEROA; Z. GRILLI; M. G. FURLANI; C. I. ZANDALAZINI; M. I. OLIVA

Bahía Blanca

Congreso; 108º Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2023

Asociación Física Argentina

La posibilidad de combinar las propiedades de los semiconductores y de los materiales magnéticos en un solo material, como es el caso de los semiconductores magneto-diluidos (SMD), ofrece características únicas en términos de funcionalidad, rendimiento y eficiencia energética en diversas aplicaciones tecnológicas. A su vez, en estos materiales es posible controlar sus propiedades a partir de cambios en la concentración (y tipo) de impurezas magnéticas consideradas en el dopaje, dando así un mayor grado de versatilidad para el diseño de nuevos dispositivos [1-3]. En este trabajo presentaremos un estudio sobre las propiedades estructurales y magnéticas del ZnO luego de doparlo con Mn y Al. Empleando el método cerámico convencional, se sintetizaron muestras considerando diferentes concentraciones de Mn y Al, y se analizaron mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de emisión de rayos X (XPS), y magnetometría de muestra vibrante (VSM). En todas las muestras se preserva la estructura de wurzita del ZnO, presentándose también la coexistencia con fases impurezas de óxidos de Mn y Al, según las concentraciones de dopantes. En consecuencia, los estados de oxidación estudiados por XPS permitieron analizar la dependencia de la formación de fases impurezas con la concentración de dopante. Para el estudio de las propiedades magnéticas se realizaron mediciones de curvas Zero field cooled / Field cooled (ZFC-FC), y ciclos de histéresis a diferentes temperaturas. A partir de estas mediciones fue posible estimar las distribuciones de tamaño de grano correspondientes a la fase superparamagnética, así como la contribución ferromagnética a la magnetización de saturación, según el porcentaje de Mn en cada muestra. Nuestros resultados permiten inferir que en el comportamiento magnético observado a temperatura ambiente no intervienen las fases impurezas, siendo este exclusivo del Mn como dopante, y que la contribución del Al es únicamente la de incrementar la concentración de portadores de carga.[1] T. Dietl, Nature Mater 9 (2010) 965–974.[2] P. Norouzzadeh et al., Nanotechnology 31 (2020) 325704.[3] M. Górska, et al., Phys. Stat. Solidi Basic Res. 259 (2022) 2100592.