بررسی خاصیت فرومغناطیس نانوذرات اکسید روی آلایش شده با یون منگنز در دمای اتاق

صراف, نسرین; حسن پور, احمد; هاشمی زاده عقدا, سید علی; آخوند, احمد

بررسی خاصیت فرومغناطیس نانوذرات اکسید روی آلایش شده با یون منگنز در دمای اتاق

نویسندگان

¹ دانشگاه پیام نور تهران شرق

² دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز

چکیده

دراین پژوهش نانو ذرات نیمرسانای اکسید روی رقیق شده با یون منگنز به روش سل- ژل خود احتراقی با فرمول کلی
Zn1-x MnxO (x = 0,0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1) تهیه شد. تک فاز بودن همهی نمونهها و اندازهی بلورکها به کمک پراش پرتو ایکس و رابطهی شرر و بیناب فروسرخ فوریه مورد تایید قرار گرفت. اندازهی ذرات با میکرسکوپ الکترونی عبوری در حد چندنانومتر براورد شد. بینابهای فروسرخ نمونهها ( FTIR) نشان داد که پهنه جذبی 400- 600 نانومتر به برهمکنش میان منگنز و اکسیژن در جایگاههای شش گوشی وابسته است. چرخهی پسماند نمونهها که با مغناطش سنج ارتعاشی (VSM) انجام گرفت، نشان داد که نمونهها دارای خاصیت فرومغناطیسی در دمای اتاق هستند. از بیناب فتوالکترونی پرتو ایکس نمونهها (XPS) میتوان نتیجه گرفت که یونهای منگنز دوظرفیتی در ساختار اکسید روی شرکت کردهاند. خاصیت فرومغناطیسی نمونهها در غلظتهای بالاتر منگنز کاهش یافت که این میتواند ناشی از خاصیت پادفروی یونهای منگنز در غلظتهای بالا باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of room temperature ferromagnetic behavior in Mn doped ZnO nanoparticles

چکیده [English]

In this research, work nanopowders of Zn1-xMnxO (0.0) dilute magnetic semiconductor were prepared via sol-gel autocombustion method. The crystal structure and phase purity of samples were confirmed by X-ray powder diffraction (XRD) analysis. The particle sizes were found to be 5-35 nm from Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scherer's formula. The hysteresis in the M-H behavior shows the presence of room temperature ferromagnetism in Mn doped ZnO. XPS results show that there is Mn2+ions in all Mn doped samples. Antiferromagnetic interaction between neighboring Mn-Mn ions suppressed the ferromagnetism at higher doping concentrations of Mn.

کلیدواژه‌ها [English]

Dilute magnetic semiconductor
Zinc oxide
sol-gel method

مراجع

[1] Pan F., Song C., Liu X.J., Ynng Y.C., Zeng F., Mater Sci. Eng.R 62 (2008).

[2] zgur U.O., Alivov Y.I, Liu C., Teke A., Reshchikov Avrutin V., Cho S.J, Morkoc H., Journal of Applid physics 98 (2005) 041301.

[3] Pearton S.J., Abernathy C.R., Overberg M.E., Thaler G.T., Norton D.P, Theodoropoulpu N., Hebard A.F., Park Y.D., Kim J., Journal of Applied Physics 93 (2003) 1.

[4] Yang S.Y., Pakhomov A.B., Hund S.T., Wong C.Y., Lee E., Trans Mag. 38 (2002) 2877.

[5] Kundaliya D. C., Ogale S. B., Lo S. E., Dhar S., Metting C.J., Shinde S. R., Ma Z., Varughese B., Ramanujachary K. V., Salamanca-Riba L., Venkatesan T., Nature Mater. 3, 673 (2004).

[6] KimY. M., Yoon M., Park I. W., Park Y. J., Lyou J. H., Solid State Common. 129, 175 (2004).

[7] Han S. J., Jang T. H., Kim Y. B., Park B. G., Park J.H., Jeong Y. H., Appl. Phys. Lett. 83, 920 (2003).

[8] Li J. H., Shen D. Z., Zhang J. Y., Zhao D. X., Li B. S.Y., Lu.M., Liu Y. C., Fan X. W., Journal of Magnetic .Mater. 302, 118 (2006).

[9] Sharma- P., Gupta A., Rao K. V., Owen F. J. s., Sharma R., Ahuja R., Gullen J. M. O., Johansson B., Gehring G. A., Nature Mater. 2, 673 (2003).

[10] Chen W, Zhao L. F., Wang Y. Q., Miao J. H., Liu S., Xia Z. C., Yuan S. L., Appl. Phys. Lett. 87, 42507(2005).

[11] Sharma V. K., Xalxo R., Varma G. D., Cryst. Res Technol. 42, 34 (2007)

[12] Ku C.L., Kou T.J., Huang M.H., J.Phys. Chem. B 109 (2005) 20115.

[13] Karthinkeyan B., Pandiyarajan T., Luminescence J., 130 (2010) 2317

[14] Yadav R.S., Pandey A.C., Sanjay S.S., Chalcogenide Let.6 (2009)233.

[15] Anselmi Tamburini U., Maglia F., Spinolo G., Munir Z.A., "Combustion Synthesis: an Effective

Tool for the Synthesis of Advanced Materials"; Journal of Sci Tech (2000) 1-10.

[16] منوچهری س.، عمیقیان ج.، مظفری م.، یوسفی م.، "تهیه نانو ذرات فریت کبالت- روی و بررسی دمای بستن با جانشانی روی به جای کبالت در میدان مغناطیسی متناوب با بسامدهای گو ناگون"، مجله بلور شناسی و کانی شناسی ایران شماره1 (1391)-صفحه 179-186.

[17] نیایی فر م.، مراحمی ف.، حسن پور ا.، عمیقیان ج.، "ساخت و برسی ویژگی های ساختاری و مغناطیسی نانو ذرات فریت منگنز جا نشانی شده با کبالت"، مجله بلور شناسی و کانی شناسی ایران شماره1٬(1393)-صفحه 149-154.

[18] Pandiyarajan T., Udayabhaskar R., Karthikeyan B; Appl.Phys. A 107 (2012) 411- 419.

[19] Bovo L., "Nanostructured Materials Based on ZnO for catalytic", optical and magnetic applications A thesis of universita Degli Studi Di Padova;",(2008).

[20] Liu C., Chen L., Liu X., Mag.Mate 324(2012) 3356–3360.

[21] Bonanni A., Dietl T, Chem. Soc. Rev 39 (2010)528-539

[22] Saleem M., Saadat A., Siddiq A., "Room Temperature Magnetic Behavior of Sol-Gel Synthesized Mn Doped ZnO", chinnes journal of chemical physics,JUNE (2010)

[23] Zheng N., "Introduction to Dilute Magnetic Semiconductors", department of Physics and Astronomy", The University of Tennessee Knoxville (2008).