Síntese por reação de combustão de ZnO dopado com Mn+2, Co+2 e Ni+2 para obtenção de semicondutores magnéticos diluídos (SMD). - TORQUATO, Ramon Alves. (2011)
Com o avanço da tecnologia na produção de microprocessadores, surgiu a necessidade do aumento no número de transistores, de forma a gerar uma maior velocidade de processamento e maior capacidade de armazenamento de informações, o que é imprescindível no desenvolvimento dos circuitos integrados. Com isso a tecnologia eletrônica de semicondutores a base de silício, torna-se limitada devido ao aumento da dissipação de calor na miniaturização dos circuitos integrado. Essa limitação pode ser superada com o surgimento da spintrônica. Neste contexto este trabalho tem como objetivo sintetizar por reação de combustão semicondutores magnéticos diluídos (SMDs) à base de ZnO dopados com metais de transição Mn2+, Co2+ e Ni2+, visando aplicação em spintrônica. Três sistemas com concentrações diferentes dos dopantes foram definidos: i) Zn1-xMnxO, x = 0,1; 0,15; 0,2; 0,25; 0,3 e 0,4 mol de Mn+2; ii) Zn1-xCoxO, onde x = 0,02; 0,03; 0,05; 0,06; 0,07; 0,1 e 0,2 mol de Co2+; e iii) Zn1-xNixO, onde x = 0,07; 0,1 e 0,2 mol de Ni2+. Os sistemas foram sintetizados por reação de combustão utilizando os conceitos e teoria dos propelentes e explosivo. Todas as reações foram realizadas em um cadinho de sílica vítrea como recipiente, uma base cerâmica com resistência elétrica como fonte de aquecimento externo, e uréia como combustível. Durante as reações foi realizada a medição da temperatura e tempo da reação de combustão. O produto das reações foi caracterizado por difração de raios-X, fluorescência de raios X por energia dispersiva, adsorção de nitrogênio (BET), microscopia eletrônica de varredura, microscopia eletrônica de transmissão e magnetômetro de amostra vibrante. Os resultados reportados mostram que: para todos os sistemas estudados a temperatura máxima alcançada na reação foi entre 353 e 512 ºC. O tipo de dopante e sua concentração influenciaram tanto na característica estrutural como morfológica. Os espectros de DRX mostram que em todas as dopagens com Mn+2 e com dopagem de Co+2 de 0,02; 0,03; 0,07 e 0,1 em mol resultaram em um produto monofásico, ou seja, observou-se apenas a presença da fase ZnO com tamanho de cristalito menores que 50 nm. Nos sistemas dopados com Co+2 nas concentrações de 0,05; 0,06 e 0,2 mol houve formação de uma fase de resíduos de decomposição dos nitratos e uréia na faixa de 2θ entre 7,83 e 28,52º. Todos os sistemas dopados com Ni foi observado a fase ZnO majoritária com presença da fase secundária do NiO e de fase de resíduos semelhante a fase observada para o sistema dopado com Co+2. Os sistemas estudados obtiveram boas respostas magnéticas com temperaturas de Curie acima da temperatura ambiente variando entre 305 a 364 K. O sistema dopado com Mn+2 foi o que apresentou a melhor resposta com valores de magnetização de saturação entre 12 a 29 emu/g enquanto os sistemas dopados com Co+2 e Ni+2 os valores de magnetização de saturação entre 1 e 3,2 emu/g e 4,6 a 7,6 emu/g respectivamente. Portanto conclui-se que a síntese de reação de combustão mostra-se promissora para a preparação de nanomateriais adequados na produção de SMDs para aplicação em spintrônica.