بررسي خاصيت فرومغناطيس نانوذرات اكسيد روي آلايش شده با يون منگنز در دماي اتاق

Investigation of room temperature ferromagnetic behavior in Mn doped ZnO nanoparticles

دراين پژوهش نانو ذرات نيم رساناي اكسيد روي رقيق شده با يون منگنز به روش سل- ژل خود احتراقي با فرمول كلي Zn1-x MnxO (x = 0,0, 0.03, 0.05, 0.07, 0.1) تهيه شد. تك فاز بودن همه ي نمونه ها و اندازه ي بلورك ها به كمك پراش پرتو ايكس و رابطه ي شرر و بيناب فروسرخ فوريه مورد تاييد قرار گرفت. اندازه ي ذرات با ميكرسكوپ الكتروني عبوري در حد چندنانومتر براورد شد. بيناب هاي فروسرخ نمونه ها ( FTIR) نشان داد كه پهنه جذبي 400- 600 نانومتر به برهم كنش ميان منگنز و اكسيژن در جايگاه هاي شش گوشي وابسته است. چرخه ي پسماند نمونه ها كه با مغناطش سنج ارتعاشي (VSM) انجام گرفت، نشان داد كه نمونه ها داراي خاصيت فرومغناطيسي در دماي اتاق هستند. از بيناب فتوالكتروني پرتو ايكس نمونه ها (XPS) مي توان نتيجه گرفت كه يون هاي منگنز دوظرفيتي در ساختار اكسيد روي شركت كرده اند. خاصيت فرومغناطيسي نمونه ها در غلظت هاي بالاتر منگنز كاهش يافت كه اين مي تواند ناشي از خاصيت پادفروي يون هاي منگنز در غلظت هاي بالا باشد.

In this research, work nanopowders of Zn1-xMnxO (0.0 ) dilute magnetic semiconductor were prepared via sol-gel autocombustion method. The crystal structure and phase purity of samples were confirmed by X-ray powder diffraction (XRD) analysis. The particle sizes were found to be 5-35 nm from Transmission Electron Microscopy (TEM) and Schererʹs formula. The hysteresis in the M-H behavior shows the presence of room temperature ferromagnetism in Mn doped ZnO. XPS results show that there is Mn2+ions in all Mn doped samples. Antiferromagnetic interaction between neighboring Mn-Mn ions suppressed the ferromagnetism at higher doping concentrations of Mn.