Resumo: O sistema (Zn1-x, Mnx)O foi sintetizado no intervalo de composições 0,03 ≤ x ≤ 0,20, por liofilização e tratamento térmico, utilizando como precursores o óxido de zinco em pó (para matriz) e o acetato de manganês (para dopagem). Os tratamentos térmicos foram conduzidos em atmosfera livre, a diferentes temperaturas e períodos de tempo. As amostras como-tratadas foram caracterizadas estrutural e magneticamente por termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, difração de raios X e magnetometria. Como resultado destas análises, foi verificado que o limite de solubilidade do manganês na rede do ZnO é de 5 %at.. O parâmetro de rede e o tamanho médio do cristalito da solução sólida crescem monotonicamente com o aumento da concentração de manganês e, acima da concentração limite, precipita uma fase espinélio do tipo ZnMn2O4. Medidas de magnetização em função de campo magnético aplicado revelaram que, em temperatura ambiente, as soluções sólidas monofásicas (Zn, Mn)O são paramagnéticas. A susceptibilidade magnética mostrou-se inversamente proporcional à temperatura de tratamento térmico do material liofilizado. Estes resultados são discutidos à luz da hipótese existente na literatura sobre ordem ferromagnética no composto (Zn,Mn)O.
Abstract: The (Zn1-x, Mnx)O system was synthesized in the 0.03 ≤ x ≤ 0.20 composition range by lyophilization and heat treatment, using ZnO powder (as matrix) and manganese acetate (for the doping) as precursors. The heat treatments were conducted in free atmosphere, at different temperatures and periods of time. The as-prepared samples were structurally and magnetically characterized by thermogravimetry, differential scanning calorimetry and magnetometry. This analysis showed that the solubility limit for the manganese on the ZnO matrix is 5 at.%. The lattice parameter and the crystallite mean size increased monotonically with the manganese concentration and, beyond the solubility limit, there is precipitation of a spinel-like phase of the ZnMn2O4 type. Magnetization as a function of applied magnetic field revealed that, at room temperature, the (Zn, Mn)O solid solutions are paramagnetic. The magnetic susceptibility was shown to be inversely proportional to the temperature of the thermal annealing of lyophilized material. All these results are discussed according to the hypothesis current in the literature on the ferromagnetic order for the (Zn, Mn)O compound. |
