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Consultar: Programa de Pós-Graduação em Física (Acadêmico)

Título [PT]: Síntese, propriedades estruturais e magnéticas dos óxidos ZnO e ZrO2 dopados com ferro
Autor(es): Antônio Oliveira de Souza
Palavras-chave [PT]:

Física da matéria condensada. Física dos materiais. Semicondutores. Oxidos semicondutores magnéticos diluídos. Brasil.

Andrea Paesano Júnior [Orientador] - UEM Paulo Fernando Papaleo Fichtner - UFRS Edson Passamani Caetano - UFES Edgardo Alfonso Gómez Pineda - UEM Flávio Francisco Ivashita - UEM

Resumo: Os sistemas Zn1-x57FexO (0,0 x 0,10) e Zr1-xFexO2 (0,0 x 0,40) foram sintetizados, por liofilização e tratamentos térmicos, utilizando como precursores os acetatos de zinco e zircônio (para matrizes) e o acetato de ferro enriquecido e natural (para dopagem). Os tratamentos térmicos foram conduzidos em atmosfera livre, em 400 e 600 ºC para o Zn1-x57FexO e o Zr1-xFexO2, respectivamente, por 3 horas. As amostras estudadas foram caracterizadas por termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial (precursores), estrutural e magneticamente por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, magnetometria e espectroscopia Mössbauer. Como resultado destas análises, foi verificado que o limite de solubilidade do ferro na rede hexagonal do ZnO é de 5 %at.. Os parâmetros de rede e o tamanho médio dos cristalitos das soluções sólidas crescem monotonicamente com o aumento da concentração de ferro e, acima da concentração limite, se forma uma fase espinélio do tipo ZnFe2O4. O sistema Zn1-x57FexO monofásico apresentou um comportamento típico de antiferro em baixas e ferro em altas temperaturas para os teores 3 e 5% at. Fe. Enquanto que 1% at. Fe, mostrou propriedades de vidro de spin em baixas e ferromagnética em altas temperaturas. Os resultados mostraram que o sistema Zr1-xFexO2 cristalizou com a estrutura tetragonal da zircônia em baixas concentrações de ferro e com a respectiva estrutura cúbica para concentrações intermediárias, e que a hematita é a fase secundária formada com mais altos níveis de dopagem. Os cálculos mostraram que os parâmetros de rede das soluções sólidas da zircônia diminuem quase linearmente com o aumento da concentração de dopante. Todas as amostras monofásicas são paramagnéticas em temperatura ambiente e baixas temperaturas, com exceção da amostra x = 0,25, que revelou uma magnetização incipiente em 13 K. Neste caso, existem flutuações antiferromagnéticas em todo o intervalo de temperatura. Em ambos os sistemas a interação de troca foi atribuída a dois mecanismos que ocorrem simultaneamente: a interação de troca direta entre momentos magnéticos vizinhos mais próximos, dominante em baixas temperaturas e uma interação de troca indireta, induzida por portadores de carga, com maior eficácia em altas temperaturas. Abstract: The Zn1-x57FexO (0.0 x 0.10) and Zr1-xFexO2 (0.0 x 0.40) systems were synthesized, by freeze-drying and heat treatments, using as precursors of zinc and zirconium acetates (for lattice) and acetate enriched and natural iron (for doping). The heat treatments were conducted on the free atmosphere, at 400 and 600 °C for Zn1-x57FexO and Zr1-xFexO2, respectively, for 3 hours. The samples studied were characterized by thermogravimetry, differential scanning calorimetry (precursors), structural and magnetically by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, magnetometry and Mössbauer spectroscopy. As a result of these analyzes, it was found that the iron solubility limit in hexagonal ZnO lattice is 5% at.. Lattice parameters and the average crystallite size of the solid solutions grow monotonically with increasing iron concentration and, above the threshold concentration, forming a spinel phase type ZnFe2O4. The Zn1-x57FexO system single phase presented a typical antiferromagnetic behavior at low and ferromagnetic at high temperatures to concentrations 3 and 5% at. Fe. While 1% at. Fe, showed spin glass properties at low and ferromagnetic at high temperatures. The results showed that the system Zr1-xFexO2 crystallized tetragonal structure zirconia low concentrations of iron and its cubic structure to intermediate concentrations, and that hematite is the secondary phase formed with higher levels of doping. The calculations showed that the lattice parameters of the solid solutions of zirconia decreases almost linearly with increasing dopant concentration. All single phase samples are paramagnetic at room temperature and low temperatures, with the exception of sample x = 0.25, which showed an incipient magnetization 13 K. In this case, there are antiferromagnetic fluctuations throughout the temperature range. In both systems the exchange interaction was assigned to two mechanisms occurring simultaneously: the interaction of direct exchange between magnetic moments near neighbors dominating at low temperatures and an interaction of indirect exchange-induced charge carriers with greater effectiveness high temperatures.

Idioma: Português Data de Publicação: 2016 Local de Publicação: Maringá, PR Orientador: Prof. Dr. Andrea Paesano Júnior Instituição: Universidade Estadual de Maringá. Centro de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em Física Nível: Tese (doutorado em Física) UEM: Departamento de Física

Responsavel: edson
Categoria: Aplicação
Formato: Documento PDF
Arquivo: antonio_oliveira_de_souza_2016.pdf
Tamanho: 11043 Kb (11307534 bytes)
Criado: 24-03-2017 14:54
Atualizado: 24-03-2017 14:57
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