Simulação de propriedades magnéticas de filmes de ZnO:Mn e ZnO:Co.
Ano de defesa: | 2008 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
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Resumo: | Neste trabalho investigamos as propriedades magnéticas de filmes de semicondutores magnéticos diluídos dos sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co através de simulação Monte Carlo. Nas simulações consideramos a interação de superexchange e a interação RKKY (mediada por elétrons ou buracos eletrônicos). Utilizamos concentrações dos íons Mn2+ e Co2+ iguais a 3%, 5%, 10% e 20% e concentrações de elétrons e buracos eletrônicos iguais a 1 × 1016cm−3, 1 × 1017cm−3, 1 × 1018cm−3, 1 × 1019cm−3 e 1 × 1020cm−3. O cálculo da estrutura eletrônica, das interações RKKY e finalmente a simulação das propriedades magnéticas foram realizados de acordo com o modelo [Boselli et al., Phys. Rev. B 62, 8895 (2000); Phys. Rev. B 68, 85319 (2003)], que se trata da aproximação para uma banda de buracos pesados para o cálculo da estrutura eletrônica spin-polarizada através de um modelo de interação RKKY confinado com polarização de portadores. Para os sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co com condução do tipo p observamos um aumento da temperatura de Curie à medida que aumentamos a concentração de dopante e a concentração de buracos eletrônicos. As amostras com concentrações de portadores iguais a 1×1016cm−3 e 1×1017cm−3 apresentaram comportamento paramagnético. Para concentração de portadores igual a 1×1018cm−3 os filmes apresentaram comportamento paramagnético para concentrações de dopante iguais a 3%, 5% e 10% e comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 20%. Os filmes com concentração de buracos igual a 1 × 1019cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 3% e comportamento ferromagnético para concentrações de dopante iguais a 5%, 10% e 20%. Todas as amostras com concentração de buracos igual a 1×1020cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético. As temperaturas de Curie obtidas variam de 56K a 430K para o sistema ZnO:Mn e de » 13K a 193K para o sistema ZnO:Co. Os filmes com condução do tipo n para os dois sistemas apresentaram comportamento paramagnético em todos os intervalos de concentração de dopante e portadores de carga estudados. |
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Souza, Tiago Marcolino deBoselli, Marco Aurélio2013-06-26T17:06:57Z2013-06-26T17:06:57Z2008SOUZA, T. M. de. Simulação de propriedades magnéticas de filmes de ZnO:Mn e ZnO:Co. 2008. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2008.http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2982Neste trabalho investigamos as propriedades magnéticas de filmes de semicondutores magnéticos diluídos dos sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co através de simulação Monte Carlo. Nas simulações consideramos a interação de superexchange e a interação RKKY (mediada por elétrons ou buracos eletrônicos). Utilizamos concentrações dos íons Mn2+ e Co2+ iguais a 3%, 5%, 10% e 20% e concentrações de elétrons e buracos eletrônicos iguais a 1 × 1016cm−3, 1 × 1017cm−3, 1 × 1018cm−3, 1 × 1019cm−3 e 1 × 1020cm−3. O cálculo da estrutura eletrônica, das interações RKKY e finalmente a simulação das propriedades magnéticas foram realizados de acordo com o modelo [Boselli et al., Phys. Rev. B 62, 8895 (2000); Phys. Rev. B 68, 85319 (2003)], que se trata da aproximação para uma banda de buracos pesados para o cálculo da estrutura eletrônica spin-polarizada através de um modelo de interação RKKY confinado com polarização de portadores. Para os sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co com condução do tipo p observamos um aumento da temperatura de Curie à medida que aumentamos a concentração de dopante e a concentração de buracos eletrônicos. As amostras com concentrações de portadores iguais a 1×1016cm−3 e 1×1017cm−3 apresentaram comportamento paramagnético. Para concentração de portadores igual a 1×1018cm−3 os filmes apresentaram comportamento paramagnético para concentrações de dopante iguais a 3%, 5% e 10% e comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 20%. Os filmes com concentração de buracos igual a 1 × 1019cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 3% e comportamento ferromagnético para concentrações de dopante iguais a 5%, 10% e 20%. Todas as amostras com concentração de buracos igual a 1×1020cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético. As temperaturas de Curie obtidas variam de 56K a 430K para o sistema ZnO:Mn e de » 13K a 193K para o sistema ZnO:Co. Os filmes com condução do tipo n para os dois sistemas apresentaram comportamento paramagnético em todos os intervalos de concentração de dopante e portadores de carga estudados.In this work we investigate the magnetic properties of diluted magnetic semiconductors thin films of the ZnO:Mn and ZnO:Co systems via Monte Carlo simulation. For the simulation we considered the superexchange and the RKKY interactions. We utilized Mn2+ and Co2+ concentrations of 3, 5, 10 and 20% and electrons or electronic holes concentrations of 1 × 1016cm−3, 1 × 1017cm−3, 1 × 1018cm−3, 1 × 1019cm−3 and 1 × 1020cm−3. The electronic structure, the polarized RKKY interaction and finally the simulation of the magnetic properties of the films was calculated, using the model [Boselli et al., Phys. Rev. B 62, 8895 (2000); Phys. Rev. B 68, 85319 (2003)]. The model uses the electronic structure resulting from a heavy-hole gas interacting with a layer with uniform magnetic dipole distribution by a confined RKKY with carrier polarization. For the two systems with p-type conduction, ZnO:Mn and ZnO:Co, we observed an increase of temperature with the increase of the dopant and hole concentrations. The samples with carrier concentrations equals to 1 × 1016cm−3 and 1 × 1017cm−3 presented paramagnetic behavior. For carrier concentration equal to 1 × 1018cm−3 the samples presented paramagnetic behavior for dopant concentrations equals to 3%, 5% and 10% and partially ferromagnetic behavior for dopant concentration equal to 20%. The films with hole concentration equal to 1×1019cm−3 presented partially ferromagnetic behavior for dopant concentration iqual to 3% and ferromagnetic behavior for dopant concentrations iquals to 5%, 10% and 20%. The samples with carrier concentration equal to 1 × 1020cm−3 presented partially ferromagnetic behavior. The Curie temperatures obtained varies between 56 to 430K for the ZnO:Mn systems and between 13 to 193K for the ZnO:Co systems. The films with n-type conduction for the two systems presented paramagnetic behavior for all the interval of dopant and carrier concentrations studied.Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.SemicondutoresMagnéticosFerromagnetismoSimulação de propriedades magnéticas de filmes de ZnO:Mn e ZnO:Co.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82683http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/2982/2/license.txtb084821f9007b71b6e779ab532adc5ddMD52ORIGINALDISSERTAÇÃO_ SimulaçãoPropriedadesMagnéticas.PDFDISSERTAÇÃO_ SimulaçãoPropriedadesMagnéticas.PDFapplication/pdf1398587http://www.repositorio.ufop.br/bitstream/123456789/2982/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O_%20Simula%c3%a7%c3%a3oPropriedadesMagn%c3%a9ticas.PDFb15b9f3be97080ce4a2f9e920476e671MD51123456789/29822019-04-08 13:00:03.293oai:localhost: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332019-04-08T17:00:03Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)false |
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Neste trabalho investigamos as propriedades magnéticas de filmes de semicondutores magnéticos diluídos dos sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co através de simulação Monte Carlo. Nas simulações consideramos a interação de superexchange e a interação RKKY (mediada por elétrons ou buracos eletrônicos). Utilizamos concentrações dos íons Mn2+ e Co2+ iguais a 3%, 5%, 10% e 20% e concentrações de elétrons e buracos eletrônicos iguais a 1 × 1016cm−3, 1 × 1017cm−3, 1 × 1018cm−3, 1 × 1019cm−3 e 1 × 1020cm−3. O cálculo da estrutura eletrônica, das interações RKKY e finalmente a simulação das propriedades magnéticas foram realizados de acordo com o modelo [Boselli et al., Phys. Rev. B 62, 8895 (2000); Phys. Rev. B 68, 85319 (2003)], que se trata da aproximação para uma banda de buracos pesados para o cálculo da estrutura eletrônica spin-polarizada através de um modelo de interação RKKY confinado com polarização de portadores. Para os sistemas ZnO:Mn e ZnO:Co com condução do tipo p observamos um aumento da temperatura de Curie à medida que aumentamos a concentração de dopante e a concentração de buracos eletrônicos. As amostras com concentrações de portadores iguais a 1×1016cm−3 e 1×1017cm−3 apresentaram comportamento paramagnético. Para concentração de portadores igual a 1×1018cm−3 os filmes apresentaram comportamento paramagnético para concentrações de dopante iguais a 3%, 5% e 10% e comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 20%. Os filmes com concentração de buracos igual a 1 × 1019cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético para concentração de dopante igual a 3% e comportamento ferromagnético para concentrações de dopante iguais a 5%, 10% e 20%. Todas as amostras com concentração de buracos igual a 1×1020cm−3 apresentaram comportamento parcialmente ferromagnético. As temperaturas de Curie obtidas variam de 56K a 430K para o sistema ZnO:Mn e de » 13K a 193K para o sistema ZnO:Co. Os filmes com condução do tipo n para os dois sistemas apresentaram comportamento paramagnético em todos os intervalos de concentração de dopante e portadores de carga estudados. |
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