Síntesis y caracterización estructural y magnética del sistema Zn1-xCoxFe2O4

Abstract

Zno is a wide band gap semiconductor (Eg=3.6eV) with direct transition, thus magnetic ion substituted ZnO could be useful for spin-based applications. With this motivation, I investigated Zn1-xCoxFe2O4 including synthesis by a solution route (sol-gel) and thin films by spin coating. The structural analysis was performed by XRD and Raman spectroscopy, and the magnetic behavior was investigated by Superconducting Quantum Interference Device (SQUID) for various compositions (0≤x≤1). For all the compositions (0≤x≤1), the material was a single-phase polycrystalline for powders and films. The structural characterization suggests cubic spinel for the compositions x=0 and x=1. For other compositions (0<x<1), the structure was orthorhombic spinel. For magnetic behavior at room temperature, the SQUID measurements showed that the material could be ferrimagnetic for x=0, as well as could be superparamagnetic for x=0.2 and x=0.4, and ferrimagnetic for x=0.5 and x=0.7. In the future, thin films could be investigated for practical device applications.

El ZnO es un semiconductor con un amplio ancho de banda (3.6 eV) con transición directa, así sustituyendo un ion magnético en el ZnO podría ser útil para aplicaciones basados en el spin. Con esta motivación, yo investigué Zn1-xCoxFe2O4 incluyendo la síntesis por la ruta de solución (sol-gel) y películas delgadas por “spin coating”. El análisis estructural fue hecho por XRD y espectroscopia Raman, y el comportamiento magnético fue hecho por SQUID para diferentes composiciones (0≤x≤1). Para todas las composiciones (0≤x≤1), el material presentó una fase simple policristalina tanto para polvo como películas. El análisis estructural sugirió una espinel cúbica para las composiciones x=0 y x=1. Para las otras composiciones (0<x<1), la estructura fue espinel ortorrómbica. Para el comportamiento magnético a temperatura ambiente, la mediciones en SQUID mostraron que el material podría ser ferrimagnético para x=0, así como podría ser superparamagnético para x=0.2 y x=0.4, y fue ferrimagnético para x=0.5 y x=0.7. En el futuro, las películas delgadas serian investigadas para aplicaciones en dispositivos.