Ferromagnetismo robusto em filmes fotoeletrodepositados de CeO2 e CeO2 dopados com Co sobre Si (001)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Fernandes, Vilmar
Data de Publicação: 2007
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/11332
Resumo: Orientador: Dante Homero Mosca
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEMosca, Dante HomeroFernandes, Vilmar2024-05-23T17:40:50Z2024-05-23T17:40:50Z2007https://hdl.handle.net/1884/11332Orientador: Dante Homero MoscaDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Engenharia e ciencias de materiaisResumo: Neste trabalho, descrevemos as propriedades estruturais, eletrônicas e magnéticas de filmes nanocristalinos de óxido de cério (CeO2 ou céria) dopados com cobalto, preparados por eletrodeposição sobre substratos de silício monocristalino. Além da Física fundamental explorada sobre o efeito ferromagnético à temperatura ambiente deste sistema, nosso objetivo é demonstrar que a fotoeletrodeposição é um método atrativo para preparar tais amostras com vantagens tais como baixo custo de síntese e baixa temperatura de processamento. Utilizamos neste trabalho o método potenciostático para realizar a eletrodeposição assistida por luz visível de depósitos sobre silício a partir de soluções aquosas à base de cloreto de cério. Os filmes analisados, tanto de CeO2 quanto de CeO2 dopados com cobalto apresentam ferromagnetismo em temperatura ambiente. Nossa análise sugere que o ferromagnetismo está intrinsecamente relacionado a uma mistura de estados de buraco de caroço e de buraco de valência com valência mista de estados singleto (Ce4+, 4f0 ) e estado eletrônico fundamental (Ce3+, 4f1 - O 2p). Acreditamos que a ocorrência do ferromagnetismo em CeO2 dopado com Co com estado de valência mista resulta de dois mecanismos concomitantes de defeitos intrínsecos, capazes de estabelecer a interação de troca, onde Co3+ substitui o Ce3+ e a estabilidade energética que é criada ao redor das vacâncias de oxigênio, possibilitando a formação de estados localizados de alto-spin, determinando uma intensa fase ferromagnética para o estado fundamental deste sistema. Portanto, o robusto ferromagnetismo acima da temperatura ambiente, com níveis de dopagem de cobalto abaixo do limiar da percolação física, deve de algum modo estar associado com mecanismos de troca ao invés de segregação do Co ou formação incipiente de fases secundárias. A conexão entre propriedades magnéticas e estrutura eletrônica, bem como a compatibilidade do material com o silício, tornam os filmes de CeO2 dopados com Co sobre Si muito atrativos para aplicações multifuncionais em spintrônica.Abstract: In this work, we describe the structural, electronic and magnetic properties of nanocrystalline cobalt-doped cerium oxide (CeO2 or ceria) films prepared by photoelectrodeposition on silicon substrates. Apart from the fundamental physics behind the room temperature ferromagnetism of this system, our aim is to demonstrate that electrochemical method is attractive to prepare such samples with advantages as low cost synthesis and low processing temperatures. In this work the potentiostatic method was used to obtain the light-assisted electrodeposition of deposits onto silicon from the aqueous cerium-chloride solutions. Room temperature ferromagnetism was observed in ceria and Co-doped ceria films. Our analyses suggest that the ferromagnetism is intrinsically related to a mixture of core-hole states and valence-hole states with the mixed-valent (Ce4+, 4f0) spin-singlet and (Ce3+, 4f1 – O2p-hole) electronic ground-states. We believe that the occurrence of ferromagnetism in the Co-doped CeO2 with mixedvalent states results from two concomitants intrinsic-defect mechanisms of exchange interaction where Co3+ replacing Ce3+ stabilized around oxygen vacancies originates high-spin localized states with a robust ferromagnetic ground state for the whole system. Therefore, the robust ferromagnetism even above room temperature at doping levels below the physical percolation threshold must somehow be associated with underlying exchange mechanisms instead of Co clustering or incipient formation of secondary phases. The connection between magnetic properties and electronic structure, as well as the material compatibility with silicon render Co-doped CeO2 films on Si very attractive for multifunctional spintronic applications.72f. : il., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalCiência dos materiaisFerromagnetismoEngenharia de Materiais e MetalurgiaFerromagnetismo robusto em filmes fotoeletrodepositados de CeO2 e CeO2 dopados com Co sobre Si (001)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALVilmar Fernandes - Dissertação.pdfapplication/pdf1811642https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/11332/1/Vilmar%20Fernandes%20-%20%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf49e66610f75539efc6af697ba516e8fdMD51open accessTEXTVilmar Fernandes - Dissertação.pdf.txtExtracted Texttext/plain123707https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/11332/2/Vilmar%20Fernandes%20-%20%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.txtc6615468df9a6a57cb8af96dd924408fMD52open accessTHUMBNAILVilmar Fernandes - Dissertação.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1205https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/11332/3/Vilmar%20Fernandes%20-%20%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf.jpga94dec775ca2d9615e792980d22db343MD53open access1884/113322024-05-23 14:40:50.179open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/11332Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-23T17:40:50Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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