Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/4108| Contribución de los defectos puntuales al ferromagnetismo en nanohilos de SnO2 dopados con Cr y Fe Contribution of point defects to ferromagnetism in nanowires of SnO2 doped with Cr and Fe | |
| DAVID MONTALVO BALLESTEROS | |
| Manuel Herrera Zaldívar | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Nanohilos, Óxido de estaño, Defectos puntuales, Semiconductores Magnéticos Diluidos, Ferromagnetismo, Espectroscopía Paramagnética de Electrones Nanowires, Tin Oxide, Point defects, Diluted Magnetic Semiconductors, Ferromagnetism, Electron Paramagnetic Resonance | |
| El Óxido de estaño (SnO2) es un semiconductor utilizado en una amplia gama de aplicaciones tecnológicas. Se ha encontrado que este material puede ser un semiconductor magnético diluido (SMD) al ser impurificado con materiales magnéticos ya que presenta ferromagnetismo (FM) a temperatura ambiente, lo cual resulta de gran interés para la espintrónica. En este trabajo de tesis hemos sintetizado nanohilos de SnO2 y SnO2:Cr,Fe sobre sustratos monocristalinos de Si (100) mediante la técnica de evaporación térmica (TE). Los resultados de las síntesis mostraron que la temperatura de crecimiento determina la morfología de las micro y nanoestructuras obtenidas. Se encontró que los nanohilos se forman en un rango de temperatura de 620-830 °C. Todas las muestras de nanohilos estudiadas presentan una estructura cristalina tipo rutilo. Imágenes en alta resolución del microscopio electrónico de transmisión (HRTEM) evidenciaron una alta cristalinidad en los hilos. Se determinó mediante estudios de espectroscopía de electrones foto-emitidos (XPS) y espectroscopía Auger que las impurezas de Cr y Fe se incorporaron en la red del SnO2 con un estado de oxidación 3+. Para identificar los defectos puntuales en el material se realizaron medias de catodoluminiscencia (CL) y resonancia paramagnética de electrones (EPR). Los resultados de CL mostraron la estructura de defectos del SnO2 a través de la emisión luminiscente de una curva ancha compuesta por 3 bandas, una amarilla centrada alrededor de 2.1 eV atribuida a transiciones electrónicas entre vacancias de oxígeno (Vo) y Vo superficiales coordinadas 100 ° (?) con los átomos de estaño (Vo bridge). La componente verde de 2.5 eV es generada por niveles poco profundos intrínsecos de la red de SnO2 y estados de superficie. Por último, la emisión azul centrada en 2.79 eV es atribuida a transiciones entre la banda de conducción y vacancias de oxígeno coordinadas 130 (?) con los átomos de estaño (Vo in-plane). Las medidas de EPR mostraron que en todas las muestras tenemos un defecto asociado a un sistema de espín ½ que corresponde a un valor de g = 2.003 el cual ha sido reportado para la presencia de vacancias de oxígeno singularmente ionizadas (Vo’). Encontramos que para las muestras dopadas con Cr hay una disminución de este defecto conforme aumenta el dopaje, por lo que proponemos que este decremento se debe a una transferencia de las cargas en las Vo´ y moléculas de O2 adsorbidas en la superficie del SnO2:Cr. Encontramos que para .. Tin oxide (SnO2) is currently a semiconductor used in a wide range of technological applications. It has been found that this material can be a dilute magnetic semiconductor (DMS) when impurified with magnetic materials, since it presents ferromagnetism (FM) at room temperature, which is of great interest for spintronics. In this thesis we have synthesized nanowires of SnO2 and SnO2:Cr,Fe on substrates of Si (100) by the thermal evaporation (TE) technique. The results of the syntheses showed that the growth temperature significantly influences the morphology of the micro and nanostructures obtained. Nanowires were found to form in a temperature range of 620-830 °C. All nanowire samples studied have a rutile crystal structure. Transmission electron microscope (HRTEM) images showed high crystallinity in the wires. It was determined by X ray photo-emitted electron spectroscopy (XPS) and Auger spectroscopy that Cr and Fe impurities were incorporated into the SnO2 lattice with an oxidation state 3+. To identify point defects in the material, cathodoluminescence (CL) and electron paramagnetic resonance (EPR) were performed. The CL results showed the defect structure of SnO2 through the luminescent emission of a wide curve composed of 3 bands, a yellow one centered around 2.1 eV attributed to electronic transitions between oxygen vacancies (Vo) and surface Vo coordinated 100 ° with the tins (Vo Bridge), the green component of 2.5 eV is generated by intrinsic shallow levels of the SnO2 lattice and surface states, finally, the blue emission centered at 2.79 eV is attributed to transitions between the conduction band and oxygen vacancies coordinated 130 ° with the tins (Vo in-plane). The EPR measurements showed that in all the samples we have a defect associated with a 1/2 spin system corresponding to a value of g = 2.003 which has been reported for the presence of single ionized oxygen vacancies (Vo'). We find that for samples doped with Cr there is a decrease in this defect as doping increases, we propose that this decrease is due to a transfer of charges in the Vo' and O molecules adsorbed on the surface of SnO2:Cr. We found that for Fe-doped samples, the Vo' increases as the amount of Fe increases, since Fe nanowires are protected from the environment by a layer of carbon. Finally, the magnetic response of the samples was obtained by means of a vibrating sample magnetometer (PPMS-VSM) finding ferromagnetism for both the samples doped with Cr and Fe and for ... | |
| CICESE | |
| 2024 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Montalvo Ballesteros, D. 2024. Contribución de los defectos puntuales al ferromagnetismo en nanohilos de SnO2 dopados con Cr y Fe. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 88 pp. | |
| PROPIEDADES DE LOS MATERIALES | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Nanociencias |
Cargar archivos:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| tesis_David Montalvo Ballesteros_18 abril 2024.pdf | Versión completa de la tesis | 5.75 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |