Estudio EXAFS del entorno local de impurezas en películas delgadas de TiO2 dopadas con metales de transición

A.M. MUDARRA NAVARRO, F. GOLMAR, C. E. RODRÍGUEZ TORRES, A. F. CABRERA, L. A. ERRICO, F. H. SÁNCHEZ

Corrientes

Taller; Primer Taller - Escuela Latinoamericano sobre Materia Condensada; 2007

Universidad Nacional del Nordeste y la Universidad Nacional de la Plata

Los semiconductores magnéticos diluidos (DMS) son materiales de gran interés porque combinan dos características: semiconductividad y magnetismo. Para sus usos prácticos, los semiconductores ferromagnéticos se requieren por tener una alta temperatura de curie. Del descubrimiento de magnetismo a temperatura ambiente en películas delgadas de del anatase TiO2 dopadas con Co, muchos grupos de investigación se han centrado en el dopaje de TiO2 con metales de  transición. Estos resultados han motivado estudios experimentales y teóricos intensivos en las características estructurales y electrónicas de estos materiales. Sin embargo, debido a las complejidades intrínsecas, sigue habiendo muchas preguntas con respecto al mecanismo microscópico subyacente de orden magnético de largo alcance. La interacción inducida entre los átomos magnéticos primero fue sugerida como un ingrediente importante en el ferromagnetismo de DMSs basado en los grupos III-V. Los informes siguientes han levantado preocupaciones por la naturaleza intrínseca inicialmente sugerida del ferromagnetismo en estos materiales, debido a la posibilidad de cluster metálico ferromagnético bajo diversas condiciones del crecimiento. Además, se ha sugerido que la interacción fuerte entre el Co y los momentos de la vacante en TiO2 dopado-Co desempeña un papel dominante de la explicación de su alta Tc. Para clarificar el papel de las impurezas en presencia de magnetismo es crucial determinar el ambiente local de las impurezas magnéticas o no magnéticas. En este trabajo presentamos una caracterización de EXAFS (extended x-ray absorption fine structure) del ambiente local de M (Co, Ni, Cu o Zn) en películas delgadas de anatasa TiO2 dopadas. Las películas fueron depositadas en el substrato LaAlO3(001) por Pulsed Laser Deposition usando un láser Nd:YAG . Eran transparentes, fuertemente texturadas(demostrando solamente reflexiones(001) de la estructura de anatasa) y ferromagnético a temperatura ambiente. No encontramos la presencia de cluster metálico. El estado de la oxidación es +2 y la coordinación local del oxígeno es similar al MO (CoO, NiO, CuO o ZnO) pero, excepto en el caso del Cu, la semejanza con estos óxidos existe solamente como se muestra en el rango de escala.