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Title in Portuguese: Síntese e caracterização estrutural de óxidos semicondutores magnéticos diluídos do tipo SnO2 dopados com Fe, Co ou Mn produzidos pelo método sol-gel protéico
Title: Synthesis and structural characterization of diluted magnetic semiconductors oxides of type SnO2 doped with Mn, Fe and Co produced by the method proteic sol-gel
Author: Pereira, Maurício de Sousa
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Keywords: Ciência dos materiais
Semicondutores
Óxidos
Issue Date: 2013
Citation: PEREIRA, M. de S. Síntese e caracterização estrutural de óxidos semicondutores magnéticos diluídos do tipo SnO2 dopados com Fe, Co ou Mn produzidos pelo método sol-gel protéico. 2013. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: O desenvolvimento de semicondutores magnéticos têm despertado crescente interesse dos pesquisadores devido suas promissoras aplicação na spintrônica. Estes semicondutores podem ser produzidos a partir da dopagem de semicondutor não magnético com íons de metais de transição. Neste trabalho, difração de raios-x e espectroscopia no infravermelho foram utilizados para estudar as características estruturais de óxidos semicondutores magnéticos diluídos nanoestruturados do tipo SnO2 dopados com Fe, Co ou Mn, produzidos pelo método sol-gel proteico. Padrões nanoestruturados de SnO2 sem dopagem foram produzidos com temperaturas de calcinação de 300, 350 e 400ºC para servir de base de comparação. Foram sintetizadas séries de amostras com fórmula geral Sn1−x Mx O2−δ , onde M é o elemento magnético (Fe, Co ou Mn) e x a concentração de dopante, com as mesmas temperaturas de calcinação e com três concentrações de dopante (5, 10 e 20%). A difração de raios-x foi utilizada para identificar as fases do composto assim como calcular os parâmetros estruturais, tamanhos de cristalito e microdeformações residuais. A análise indicou que a síntese resultou na obtenção de compostos com estrutura SnO2 com dimensões nanométricas. Amostras calcinadas a 400ºC apresentaram a presença de fases espúrias. A dopagem foi confirmada pela variação dos parâmetros de rede dos compostos em função do tipo e concentração dos dopantes. Os modos vibracionais das ligações químicas nos compostos foram identificados por espectroscopia infravermelho. Com base nesta análise, foi possível estudar o comportamento energético das ligações iônicas quando os elementos dopantes estão incorporados em sítios de íons Sn4+ na matriz hospedeira.
Abstract: The development of magnetic semiconductors has arisen growing attention due to their promising applications in spintronics. These materials can be produced by doping of a non-magnetic semiconductor with magnetic ions of transition metals. In this work, x-ray diffraction and infrared spectroscopy were used to study the structural characteristics of nanostructured Fe, Co or Mn-doped SnO2 oxide diluted magnetic semiconductors. The material was produced by a protein based sol-gel method called proteic sol-gel. To provide a basis for comparison, nanostructured standards of undoped SnO2 were produced with calcination temperatures of 300, 350 and 400◦ C. Samples of Sn1−x Mx O2−δ , where M is the magnetic dopant (Fe, Co or Mn) and x the dopant concentration, were prepared with the same calcination temperatures and x = 5, 10 and 20%. X-ray diffraction was used to identify the crystalline phases in the samples as well as to calculate structural parameters, particle sizes and residual microstrain. The analysis indicated that the synthesis resulted in nanosized compounds with the SnO2 structure. Samples calcined at 400◦ C presented the presence od spurious phases. Doping was confirmed by the variation of lattice parameters of compounds as a function of type and concentration of dopants. Vibrational modes of chemical bonds were identified by infrared spectroscopy. Based on this analysis, it was possible to study the energetic behavior of ionic bonds when doping elements are incorporated in Sn4+ sites in the host matrix.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/4955
metadata.dc.type: Dissertação
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