Synthesis, characterization and study of magnetic properties of Zn(1-x)EuxO (0,0 ≤ x ≤ 0,035) produced by combustion reaction

Abstract

Nanocristalitos de Óxido de Zinco (ZnO) contendo diferentes quantidades de Európio (Zn(1-X)EuxO - sendo 0,0 ≤ x ≤ 0,035) foram sintetizados por reação de combustão, com intuito de avaliar o efeito do teor de Eu3+ nas propriedades magnéticas dos pós obtidos. A composição química foi determinada por Espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). A caracterização estrutural foi realizada por Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). A caracterização magnética foi realizada em um Magnetômetro de Amostra Vibrante (VSM), com campos aplicados de -2000 Oe a +2000 Oe à temperatura ambiente. Pós cristalinos de ZnO na estrutura wurtzita foram formados após o tratamento térmico a 550°C por uma hora, com um tamanho médio de cristalitos de 36 nm. Os resultados de Difração de Raios-X mostram a presença de picos de difração característicos do ZnO e de óxido de európio (Eu2O3) como fase secundária para amostras dopadas com 3,5% de Eu3+. As análises magnéticas revelaram que as amostras apresentam ferromagnetismo à temperatura ambiente dependente do teor de íons Eu3+, porém na amostra dopada com 3,5% de Európio a magnetização cai consideravelmente, devido à formação do Óxido de Európio (Eu2O3) não magnético. Este fato sugere que o ferromagnetismo das amostras está associado aos íons Eu3+ que estão ocupando os interstícios da matriz semicondutora.Nanocrystallitics of Zinc Oxide containing different amounts of Europium (Zn(1-X)EuxO – it being 0,0 ≤ x ≤ 0,035) were synthesized by a combustion reaction, with the aim of evaluating the effect of the concentration of Eu3+ in magnetic properties, after obtained. The chemical composition was determined by energy dispersive spectroscopy, X-ray (EDS). The structural characterization was performed by X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Thermogravimetrics Analysis (TGA), Spectroscopy Photoelectrons Excited by X-Rays (XPS) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Crystallinestructure powders of ZnO in wurtzita were formed after the thermical treatment at 550°C about one hour, with average size crystallites of 20 nm. The X-Ray Diffraction results showed presence of diffraction peaks of well-defined of ZnO primary characteristic phase and traces of oxide Europium (Eu2O3) as secondary stage for samples doped with 3.5% of Eu3+. The analyzes showed the magnetic samples exhibit ferromagnetism at room temperature dependent content of ions Eu3+, but for the sample doped with 3.5% Europium the magnetization drops considerably, due to the formation of Oxide Europium (Eu2O3) non-magnetic. This fact suggests that the ferromagnetism of samples is associated with the Eu3+ ions, it is occupying the interstices of matrix semiconductor wafer