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Title: Síntese por reação de combustão de ZnO dopado com Mn+2, Co+2 e Ni+2 para obtenção de semicondutores magnéticos diluídos (SMD).
Other Titles: Synthesis by combustion reaction of Mn + 2, Co + 2 and Ni + 2 doped ZnO to obtain diluted magnetic semiconductors (SMD).
???metadata.dc.creator???: TORQUATO, Ramon Alves.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: COSTA, Ana Cristina Figueiredo de Melo.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: SHIRSATH, Sagar E.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BRESSIANI, José Carlos.
???metadata.dc.contributor.referee2???: OLIVEIRA, Djane de Fátima.
???metadata.dc.contributor.referee3???: FREITAS, Normanda Lino de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FREIRE, Raimundo Carlos Silvério.
Keywords: Síntese por Reação de Combustão (ZnO);Semicondutores Magnéticos Diluídos (SMD);Reação de Combustão;Spintrônica;Medidas Magnéticas;Combustion Reaction Synthesis (ZnO);Diluted Magnetic Semiconductors (SMD);Combustion Reaction;Spintronics;Magnetic Measures
Issue Date: 31-Aug-2011
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: TORQUATO, Ramon Alves. Síntese por reação de combustão de ZnO dopado com Mn+2, Co+2 e Ni+2 para obtenção de semicondutores magnéticos diluídos (SMD). 2011. 127 f. (Tese de Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais), Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2011. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7221
???metadata.dc.description.resumo???: Com o avanço da tecnologia na produção de microprocessadores, surgiu a necessidade do aumento no número de transistores, de forma a gerar uma maior velocidade de processamento e maior capacidade de armazenamento de informações, o que é imprescindível no desenvolvimento dos circuitos integrados. Com isso a tecnologia eletrônica de semicondutores a base de silício, torna-se limitada devido ao aumento da dissipação de calor na miniaturização dos circuitos integrado. Essa limitação pode ser superada com o surgimento da spintrônica. Neste contexto este trabalho tem como objetivo sintetizar por reação de combustão semicondutores magnéticos diluídos (SMDs) à base de ZnO dopados com metais de transição Mn2+, Co2+ e Ni2+, visando aplicação em spintrônica. Três sistemas com concentrações diferentes dos dopantes foram definidos: i) Zn1-xMnxO, x = 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3 e 0,4 mol de Mn+2; ii) Zn1-xCoxO, onde x = 0,02; 0,03; 0,05; 0,06; 0,07; 0,1 e 0,2 mol de Co2+; e iii) Zn1-xNixO, onde x = 0,07; 0,1 e 0,2 mol de Ni2+. Os sistemas foram sintetizados por reação de combustão utilizando os conceitos e teoria dos propelentes e explosivo. Todas as reações foram realizadas em um cadinho de sílica vítrea como recipiente, uma base cerâmica com resistência elétrica como fonte de aquecimento externo, e uréia como combustível. Durante as reações foi realizada a medição da temperatura e tempo da reação de combustão. O produto das reações foi caracterizado por difração de raios-X, fluorescência de raios X por energia dispersiva, adsorção de nitrogênio (BET), microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e magnetômetro de amostra vibrante. Os resultados reportados mostram que: para todos os sistemas estudados a temperatura máxima alcançada na reação foi entre 353 e 512 ºC. O tipo de dopante e sua concentração influenciaram tanto na característica estrutural como morfológica. Os espectros de DRX mostram que em todas as dopagens com Mn+2 e com dopagem de Co+2 de 0,02; 0,03; 0,07 e 0,1 em mol resultaram em um produto monofásico, ou seja, observou-se apenas a presença da fase ZnO com tamanho de cristalito menores que 50 nm. Nos sistemas dopados com Co+2 nas concentrações de 0,05; 0,06 e 0,2 mol houve formação de uma fase de resíduos de decomposição dos nitratos e uréia na faixa de 2θ entre 7,83 e 28,52º. Todos os sistemas dopados com Ni foi observado a fase ZnO majoritária com presença da fase secundária do NiO e de fase de resíduos semelhante a fase observada para o sistema dopado com Co+2. Os sistemas estudados obtiveram boas respostas magnéticas com temperaturas de Curie acima da temperatura ambiente variando entre 305 a 364 K. O sistema dopado com Mn+2 foi o que apresentou a melhor resposta com valores de magnetização de saturação entre 12 a 29 emu/g enquanto os sistemas dopados com Co+2 e Ni+2 os valores de magnetização de saturação entre 1 e 3,2 emu/g e 4,6 a 7,6 emu/g respectivamente. Portanto conclui-se que a síntese de reação de combustão mostra-se promissora para a preparação de nanomateriais adequados na produção de SMDs para aplicação em spintrônica.
Abstract: With the advancement of technology in the production of microprocessors, there is the need to increase the number of transistors in order to generate a greater processing speed and greater capacity for storing information, which is essential in the development of integrated circuits. With this electronic technology semiconductor silicon based, it is limited due to increased heat dissipation in the miniaturization of integrated circuits. This limitation can be overcome with the advent of spintronics. In this context, this research work aims to synthesize combustion reaction diluted magnetic semiconductors (DMS) based on ZnO doped with transition metals Mn+2, Co+2 and Ni+2, aiming at application in spintronics. Three systems with different concentrations of dopants were defined: i) Zn1-xMnxO, x = 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3 and 0.4 mol of Mn+2, ii) Zn 1-xCoxO where x = 0.02, 0.03, 0.05, 0.06, 0.07, 0.1 and 0.2 mol of Co+2 and iii) Zn1-xNixO, where x = 0.07, 0.1 and 0.2 mol of Ni+. The systems were synthesized by combustion reaction using the concepts and theory of propellants and explosives. All reactions were performed on a vitreous silica crucible as a container, a ceramic base with electrical resistance as a source of external heating, and urea as fuel. During the reaction was carried out measuring the temperature and time of the combustion reaction. The product of the reaction was characterized by X-ray diffraction, X-ray fluorescence energy dispersive, nitrogen adsorption (BET), scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and vibrating sample magnetometer. The results reported show that: for all systems studied the maximum temperature reached in the reaction was between 353 and 512ºC. The type of dopant and its concentration influenced both the structural and morphological characteristics. The XRD spectra show that at all doping with Mn+2 and Co+2 doping of 0.02, 0.03, 0.07 and 0,1 mol resulted in a single phase product, ie, we observed the presence of phase ZnO crystallite size smaller than 50 nm. In the systems doped with Co+2 at concentrations of 5%, 6% and 20% had formation of a phase of waste decomposition of nitrate and urea in the 2θ range between 7.83 to 28.52º. All systems Ni-doped ZnO phase was observed with the majority presence of the secondary phase of NiO and waste phase similar to phase observed for the system doped with Co+2. The systems studied had good responses to magnetic Curie temperatures above room temperature ranging from 305 to 364K. The system doped with Mn+2 was the one that had the best response with values of saturation magnetization between 12 to 29 emu/g while the systems doped with Co+2 and Ni+2 values of saturation magnetization between 1 and 3.2 emu/g and 4.6 to 7.6 emu/g respectively. It is concluded that the synthesis of combustion reaction seems to be promising for the preparation of nanomaterials in the production of SMD suitable for application in spintronics.
Keywords: Síntese por Reação de Combustão (ZnO)
Semicondutores Magnéticos Diluídos (SMD)
Reação de Combustão
Spintrônica
Medidas Magnéticas
Combustion Reaction Synthesis (ZnO)
Diluted Magnetic Semiconductors (SMD)
Combustion Reaction
Spintronics
Magnetic Measures
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharias
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7221
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