Eletrodeposição e caracterização de sistemas granulares híbridos metal ferromagnético-semicondutores ZnSe:Fe e ZnSe:Co

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como principal objetivo a caracterização das propriedades químico-estruturais e magnéticas de dois sistemas granulares híbridos metalsemicondutor fabricados por eletrodeposição potenciostática compostos por partículas metálicas ferromagnéticas (Fe e Co) com dimensão da ordem de alguns nanometros imersas em uma matriz semicondutora de ZnSe. O processo de nucleação e crescimento dos depósitos foi analisado eletroquimicamente através das curvas de ciclovoltametria (CV) e cronoamperometria. A análise químico-estrutural dos depósitos foi realizada através de medidas de difração de raios-x (XRD), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) em modo imagem e difração de elétrons de área selecionada (SAED), espectroscopia de fotoeletrons (XPS) e espectroscopia Raman. As propriedades magnéticas foram investigadas por magnetometria SQUID através de curvas de magnetização versus campo magnético aplicado e analise do comportamento da magnetização em função da temperatura. Este estudo demonstra a viabilidade da eletrodeposição de sistemas granulares híbridos ZnSe:Fe e ZnSe:Co, uma vez que ocorre uma fácil segregação composicional do metal ferromagnético em partículas magnéticas multidomínios dispersas na matriz semicondutora policristalina, sem evidencia de formação de compostos intermediários. Estes sistemas mostram-se interessantes devido ao seu potencial para aplicações na área de optoeletrônica e magnetotransporte eletrônico.

Abstract: The aim of this work is the characterization of the chemical, structural and magnetic properties of two metal-semiconductor hybrid systems fabricated by potenciostatic electrodeposition consisting of ferromagnetic metallic particles (Fe and Co) with nanoscaled dimensions embedded in a ZnSe semiconductor matrix. The nucleation growth processes of deposits were electrochemically analyzed by using cyclic voltammetry (CV) and chronoamperometry techniques. Chemical and structural analyses were performed with x-ray diffraction (XRD) measurements, transmission electron microscopy (TEM) measurements in the image mode and selected-area electron diffraction (SAED) mode, X-ray photoemission spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy. Magnetic properties were investigated by SQUID magnetometry through magnetization curves versus applied magnetic field and analysis of the magnetization behavior as a function of the temperature. This study demonstrates the feasibility of the electrodeposition of ZnSe:Fe and ZnSe:Co hybrid granular systems, since an easy compositional segregation of the ferromagnetic metal in the multidomain magnetic particles dispersed in a polycrystalline semiconductor matrix is attained, without evidence of intermediate compound formation. These systems are very interesting due to their potential for optoelectronics and electronic magnetotransport applications.