Defect ferromagnetism in ZnO and SnO2 induced by non-magnetic dopants

Structuur van ferromagnetisch materiaal onderzocht

Toevoeging (doteren) van bepaalde defecten in de kristalstructuur van ZnO en SnO₂ systemen, zoals kationische defecten, kan ferromagnetisch gedrag induceren. Een cruciale vraag die Sadaf Akbar onderzocht in dit verband is hoe de specifieke rol van niet-magnetische defecten beschreven kan worden in het stabiliseren en bevorderen van ferromagnetisme in deze oxide systemen. Hij gaat in op de kernvraag naar de specifieke rol van het niet-magnetische doteer element in de versterking en verhoging van ferro-magnetisme in deze oxides.

Akbar laat zien dat de structurele, morfologische, elektronische, magnetische, optische en elektrische eigenschappen gevoelig zijn door de toevoeging van niet-magnetische doteringen en dat deze gevoeligheid gedreven word door het gedrag van de dotering op deze onvolkomenheden in de structuur. De eerste fase van zijn onderzoek concentreerde zich op het onderzoek van met koolstof gedoteerd ZnO. Bij koolstof gedoteerde dunne films kon hij bij kamertemperatuur ferromagnetisme aantonen met een n-type geleiding gedrag. De oorsprong van het ferromagnetisme gaat terug naar de vorming van zink vacatures die gestabiliseerd worden doordat koolstof de plaats van het zink inneemt in de structuur. Ook heeft Akbar ferromagnetisme onderzocht in Koolstof gedoteerde ZnO gesinterde poeders in zowel reducerende als stikstof atmosfeer.

De tweede fase van het onderzoek was gericht op het onderzoeken van ferromagnetisme in SnO₂, gedoteerd met zink en lithium. In de met zink gedoteerde materialen ontstond een complexe wisselwerking tussen nanostructuur en defectvorming waarbij ferromagnetisme werd aangetoond. De morfologie van de nanostructuren varieert met de zinkconcentratie en er is een groter ferromagnetisch effect aanwezig wanneer nanonaalden gevormd worden op het oppervlak. Ook toont Akbar dat lithiumdoteringen in SnO₂ nanodeeltjes een ferromagnetische defect veroorzaken, maar dat dit effectief kleiner is dan met zink.

Het promotieonderzoek van Sadaf Akbar vond plaats bij de afdeling Oppervlakken en Dunne Lagen van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering van het Bonus Incentive Scheme (BIS) van het ministerie van OCW.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/05a610a8-c613-4cad-895e-fa824db64bac