Estudio de magnetoresistencia y rotacion de faraday en Zn1− xCoxO

Abstract

The magnetoresistance behavior was determined and studied of the semiconducting compound Zn0.9 Co0.1O : Al / Glass for different temperatures, and Faraday Effect was studied in the ultraviolet region using magnetic fields until ± 40 KG to a temperature of 5K, deducing the Verdet constant of the material. The measurements were done on a sample of ZnO, grown by rf magnetron sputtering, with a thickness of approximately 198nm, and doped with magnetic ions of Co to a concentration of x=0.1 and co-doped with a 5.5% wt concentration of Al to be able to determine resistivity within the range allowed by the experimental assembly of the magneto-optical laboratory of Physics of the UPRM. The electrical resistivity of the sample was measured by the method of the four aligned points, in where contacts of silver and gold thread were used. The experimental results of the magnetoresistance have been interpreted implementing a phenomenological model based on semiclassic principles of multiband for a homogenous semiconductor, in where it was used the relaxation time approximation (RTA) and the exchange interaction theory. The experimental results of Faraday Effect were interpreted in terms of transitions of exciton intraband and ínterbanda and the theory of interaction of interchange. i.e. corresponding model is left for later studies.

Se determinó y estudió el comportamiento la magnetorresistencia del compuesto semiconductor Zn1− x CoxO : Al a diferentes temperaturas, y se estudió su efecto Faraday en la región ultravioleta usando campos magnéticos hasta ± 40 KG a una temperatura de 5K, deduciéndose la constante de Verdet del material. Se usaron cuatro muestras ZnO crecidas por rf magnetron sputtering. Para medir la magnetorresistencia se creció una película sobre un sustrato de vidrio, se le dopo con iones magnéticos de Co a una concentración de x=0.1 y se co-dopo con una concentración de 5.5% wt de Al. Para medir el efecto Faraday se creció una película sobre sustrato de cuarzo y se le dopo con una concentración de x=0.1. Se usaron como películas de referencia una película de ZnO sin dopantes y una película de ZnO dopada con 3.94% wt de Al ambas crecida en sustratos de vidrio. El dopaje con Al se hizo necesario para poder determinar la resistividad dentro del rango permitido por el montaje experimental con que cuenta el laboratorio de magneto-óptica el Dpto. de Física de la UPRM. La resistividad eléctrica de la muestra fue medida por el método de los cuatro puntos alineados, en donde se usaron contactos de plata e hilo de oro. Los resultados experimentales de la magnetorresistencia han sido interpretados implementando un modelo fenomenológico basado en principios semiclásicos de multibanda para un semiconductor homogéneo, en donde se utilizó la aproximación por tiempo de relajación (RTA) y la teoría de interacción de intercambio. Los resultados experimentales del efecto Faraday se interpretaron en términos de transiciones de exciton intrabanda e ínterbanda y la teoría de interacción de intercambio. Se deja para estudios posteriores el modelo correspondiente.