Fabricação e caracterização de cerâmicas de Zn1-xCoxO para aplicação em spintrônica.

Abstract

A spintrônica é uma área multidisciplinar que manipula os graus de liberdade do spin em sistemas em estado sólido. Dentre os novos materiais que integram a categoria dos spintrônicos estão os Óxidos Magnéticos Diluídos (OMDs). Esses sistemas conjugam propriedades semicondutoras e magnéticas com temperatura de Curie acima da temperatura ambiente, propriedade essa necessária para sua aplicação em dispositivos spintrônicos. Neste trabalho, é feita a fabricação e caracterização de cerâmicas com potencial para aplicação em spintrônica, do tipo Zn1-xCoxO com concentrações atômicas de Co de 15, 20, 25, e 30%. As amostras foram fabricadas por sinterização na temperatura de 1400ºC, em atmosfera de oxigênio, durante quatro horas. Com o objetivo de avaliar a incorporação do Co na estrutura de ZnO, foram feitas análises microestruturais e químicas utilizando as técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Dispersiva de Energia (EDS), Difração de Raios X (DRX), método Rietveld, X-Ray Absorption Near Edge Structure (XANES), Extended X-Ray Absorption Fine Structure (EXAFS), Espectroscopia Raman e o Dispositivo Supercondutor de Interferência Quântica (SQUID) para caracterização magnética. Conjugando os resultados dessas diferentes técnicas, confirmou-se a substituição do Zn pelo Co na estrutura do ZnO, sem alteração da mesma até a concentração de 20%. A caracterização magnética mostra que a cerâmica Zn1-xCoxO, com x = 0,15 e 0,20, apresenta comportamento paramagnético com acoplamento antiferromagnético. Do ponto de vista estrutural, as amostras com x = 0,15 e 0,20 são consideradas OMDs e, portanto, apresentam potencial para aplicação em dispositivos spintrônicos.