Magnetic impurities in nanostructured materials

Abstract

Os resultados apresentados aqui foram alcançados no âmbito do programa de doutoramento intitulado “Impurezas Magnéticas em Materiais Nanoestruturados”. O objectivo do estudo foi a síntese e caracterização de óxido contendo impurezas magnéticas. Durante este trabalho, sínteses de sol-gel não-aquoso têm sido desenvolvidos para a síntese de óxidos dopados com metais de transição (ZnO e ZrO2). A dopagem uniforme é particularmente importante no estudo de semicondutores magnéticos diluídos (DMSs) e o ponto principal deste estudo foi verificar o estado de oxidação e a estrutura local do dopante e para excluir a existência de uma fase secundária como a origem do ferromagnetismo. Para alargar o âmbito da investigação e explorar plenamente o conceito de "impurezas magnéticas em materiais nanoestruturados" estudamos as propriedades de nanopartículas magnéticas dispersas em uma matriz de óxido. As nanopartículas (ferrita de cobalto) foram depositadas como um filme e cobertas com um óxido metálico semicondutor ou dielétrico (ZnO, TiO2). Estes hetero-sistemas podem ser considerados como a dispersão de impurezas magnéticas em um óxido. As caracterizações exigidas por estes nanomateriais têm sido conduzidas na Universidade de Aveiro e Universidade de Montpellier, devido ao equipamento complementar.

The results presented here have been achieved under the PhD program entitled “Magnetic Impurities in Nanostructured Materials”. This study had as purpose the synthesis and characterization of oxidic semiconductor containing magnetic impurities. During this work we have developed non-aqueous sol-gel routes, leading to well controlled oxide nanomaterials, to the synthesis of transition-metal doped oxides (ZnO and ZrO2). Homogeneous doping is particularly important in the comprehensive study of diluted magnetic semiconductors (DMSs), and the main point of this study was to ascertain the oxidation state and local structure of the dopant, as well as to exclude the existence of secondary phase as the origin of ferromagnetism. To enlarge the field of research and fully explore the concept of “magnetic impurities in nanostructured materials” we have studied the magnetic properties of nanoparticles embedded in an oxide matrix. The nanoparticles (cobalt ferrite) were deposited as a film and coated by a semiconducting or dielectric metal oxide (ZnO, TiO2). These hetero-systems can be regarded as dispersion of magnetic impurities in oxides. The characterizations needed by these nanomaterials were performed at the University of Aveiro and University of Montpellier because of complementary available equipments.