Caracterização estrutural de amostras de Zn1-xMnxO utilizando espectroscopia de absorção de raios X

Abstract

É de grande interesse da humanidade o aprimoramento da transferência de energia e informações, por isso pesquisadores em todo o globo dedicam seu tempo e conhecimento em estudos que possibilitem a otimização de tais fenômenos. Uma maneira de transportar energia e informação é por meios das propriedades binárias dos spins dos elétrons, a tal área de estudo dá-se o nome de spintrônica. Semicondutores magnéticos diluídos são compostos que tem alta possibilidade de atuarem como componentes capazes de sofrer manipulação controlada de suas propriedades magnéticas e, dentre todos os compostos com essas características encontram-se o óxido de zinco que pode ser dopado com metais de transição ou terras raras. Este trabalho tem como objetivo caracterizar exatamente tal composto, dopando-o com manganês em diferentes concentrações (Zn1-xMnxO). Para as medidas experimentais foi utilizada a técnica de espectroscopia de absorção de raios X e a partir de softwares foram confrontados os dados teóricos com os dados experimentais. Foi percebido com os resultados que, ao analisar as incertezas, não ocorrem alterações nas mesmas quando os parâmetros estudados são a distância entre vizinhos (R) e o número de vizinhos (N) em função da concentração de manganês, tal fato dá-se pela proximidade dos valores dos raios iônicos do zinco para coordenação 4 (0,6 A) e do manganês para a mesma coordenação (0,66 A). Foi possível ver também que o valor de N para as últimas camadas de oxigênio para todas as concentrações, dentro da incerteza, tem valores próximos a 6,0, no entanto, teoricamente, o valor deveria ser 12, por conta disso percebem-se indícios de vacâncias nas estruturas causadas pela síntese do composto. Por fim, de tal pesquisa foi percebido que o composto corrobora fortemente com os resultados teóricos, sendo isso um indício de que pode ser um possível candidato para o uso da spintrônica.

It is of great interest to humanity to improve the transfer of energy and information; this is why researchers across the globe dedicate their time and knowledge to studies that enable the optimization of such phenomena. One way of transporting energy and information is by means of the binary properties of the electron spins, this area of study is called spintronics. Diluted magnetic semiconductors are compounds that have a high possibility of acting as components capable of undergoing controlled manipulation of their magnetic properties and, among all compounds with these characteristics are zinc oxides that can be doped with transition metals or rare earths. This work aims to characterize exactly that compound, doping it with manganese in different concentrations (Zn1-xMnxO). For the experimental measurements, the X-ray absorption spectroscopy (XAS) technique was used and, using softwares, the theoretical data were compared with the experimental data. It was noticed with the results that, when analyzing the uncertainties, there are no changes in them when the parameters studied are the distance between neighbors (R) and the number of neighbors (N) as a function of manganese concentration, this is due to the proximity of the ionic values of zinc for coordination 4 (0.6 A) and manganese for the same coordination (0.66 A). It was also possible to see that the value of N for the last layers of all concentrations, within the uncertainty, has values close to 6.0, however, theoretically, the value should be 12, this shows that there are signs of vacancies in the structures caused by the synthesis of the compound. Finally, from such research it was noticed that the compound strongly corroborates the theoretical results, which is an indication that it may be a possible candidate for the use of spintronics.