Show simple item record

Magnetism in oxide nanomaterials

dc.contributor.advisorPopović, Zoran V.
dc.contributor.otherDohčević-Mitrović, Zorana
dc.contributor.otherDamnjanović, Milan
dc.contributor.otherSpasojević, Đorđe
dc.creatorPaunović, Novica M.
dc.date.accessioned2020-07-03T09:50:08Z
dc.date.available2020-07-03T09:50:08Z
dc.date.issued2013-07-04
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=2295
dc.identifier.urihttp://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/4245
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:10179/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45267215
dc.description.abstractU ovoj disertaciji je proučavan fenomen feromagnetnog uređenja na sobnoj temperaturi u nanokristalnim uzorcima CeO2 dopiranog gvožđem i prazeodimijumom. Razređeni magnetni oksidi, tj. oksidi dopirani malim procentom magnetnih elemenata, a koji pokazuju feromagnetno uređenje na sobnoj temperaturi, u poslednjoj deceniji predstavljaju jednu od najaktuelnijih oblasti istraživanja u fizici čvrstog stanja. Ovi materijali su viđeni kao veoma pogodni materijali za upotrebu u spintronici. S druge strane, istraživanja su takođe stimulisana činjenicom da je fenomen feromagnetizma u ovim materijalima po mnogo čemu atipičan i u velikoj meri preispituje dosadašnje poznavanje magnetizma. Posebno je interesantna činjenica da se feromagnetizam u ovim materijalima javlja samo kada su oni u nano-fazi, tj. kod uzoraka u obliku tankih slojeva ili nanočestica, dok se u voluminoznim uzrocima ne javlja. Takođe, istraživanja pokazuju da je poreklo feromagnetnog uređenja povezano sa izraženim prisustvom defekata i kiseoničnih vakancija u nanouzorcima. Mogući mehanizmi uspostavljanja feromagnetnog uređenja u ovim materijalima se i dalje istražuju, pri čemu model vezanog magnetnog polarona ili mehanizam transfera naelektrisanja u ovom trenutku deluju kao najizgledniji kandidati. U disertaciji su proučavani uzorci čistog i CeO2 dopiranog gvožđem različitih valenci Fe2+/Fe3+: 2 0.88 0.12 2- Ce Fe O d + , 2 3 0.88 0.06 0.06 2- Ce Fe Fe O d + + , 3 0.88 0.12 2- Ce Fe O d + , kao i CeO2 dopiranog prazeodimijumom, Ce1-xPrxO2-d sa sadržajem 0≤x≤0.4. Uzorci su dobijeni metodom samopropagirajuće sinteze na sobnoj temperaturi. Dobijeni nanokristalni uzorci pokazuju postojanje feromagnetnog uređenja na sobnoj temperaturi. Za ispitivanje i karakterizaciju uzoraka su korišćena magnetna merenja, Ramanova, infracrvena, XPS i Mesbauereova spektroskopija, AFM merenja i fotoluminescencija. U slučaju Fe2+/Fe3+ dopiranih CeO2 nanokristala, magnetnim merenjima je dobijeno da uzorci pokazuju osobine superparamagnetizma. Krive magnetizacije u funkciji magnetnog polja na sobnoj temperaturi pokazuju vrlo malo koercitivno polje i mogu se fitovati otežinjenom Lanževenovom funkcijom. Na osnovu merenja ZFC i FC krivih i zavisnosti koercitivnog polja sa temperaturom je dobijeno da je temperatura blokiranja oko 20 K. Raman merenja su pokazala da F2g mod na 457 cm-1 pokazuje neočekivano omekšavanje i asimetrično širenje pri Fe dopiranju i porastu valence od Fe2+ ka Fe3+, što se može objasniti efektom sprezanja elektrona i molekulskih vibracija. Ponašanje Ramanovog F2g moda ukazuje da dolazi do delimične delokalizacije Ce 4f 1 i Fe 3d elektrona, i njihovog transfera na Ce(Fe)-O(VO)-Ce(Fe) veze, dovodeći do promene konstante sile i rezultujući u omekšavanju i širenju Ramanovog moda. Korišćenjem Alenove formule, određena je konstanta elektron-fonon sprezanja za nedopirane i Fe-dopirane uzorke, kao i gustina stanja na Fermijevom nivou. Na osnovu dobijene vrednosti gustine stanja na Fermijevom nivou se može zaključiti da je Stonerov kriterijum za feromagnetizam višestruko ispunjen, što sve znači da je zonska teorija feromagnetizma, odnosno model transfera naelektrisanja, primenjiv u Fe-dopiranim CeO2 uzorcima, pri čemu se uspostavljeno feromagnetno uređenje, usled nanometarskih dimenzija kristalita, ispoljava u formi superparamagnetizma. U slučaju Pr-dopiranih CeO2 nanokristala, magnetnim merenjima je ustanovljeno da uzorci pokazuju feromagnetizam na sobnoj temperaturi, pri čemu saturaciona magnetizacija drastično opada pri dopiranju. Istraživanja su pokazala da se Pr ugrađuje supstitucionalno u celom ispitivanom opsegu, delimično u obliku Pr4+ a delimično u obliku Pr3+ jona, pri čemu relativni udeo Pr3+ jona raste sa Pr dopiranjem. Takođe je ustanovljeno da na površini nanokristala dolazi do segregacije Pr, pri čemu je ta segregacija najizrazitija za male koncentracije dopiranja, kao i da se većina Pr na površini nanokristala nalazi u obliku Pr3+ jona. Istraživanja su pokazala da pri Pr dopiranju sadržaj kiseoničnih vakancija raste. Obzirom da kod razređenih magnetnih oksida porast sadržaja kiseoničnih vakancija tipično dovodi do jačanja feromagnetizma, ustanovljeno opadanje saturacione magnetizacije je bilo iznenađujuće. Da bi se ono objasnilo predloženo je objašnjenje bazirano na mehanizmu izmene preko F centara. Nedopirani nanokristali CeO2 na sobnoj temperaturi ispoljavaju feromagnetizam koji se uspostavlja posredstvom kiseoničnih vakancija sa jednim zarobljenim elektronom (F+ centara). Prisustvo Pr3+ jona u tankom površinskom sloju nanokristala, gde su kiseonične vakancije uglavnom smeštene, dovodi do drastične degradacije feromagnetizma. Do ovoga dolazi usled formiranja kompleksa kao što su Pr3+-VO-Ce3+ ili Pr3+-VO-Pr3+, lokalizacije elektrona na vakancijama i kreiranja kiseoničnih vakancija bez zarobljenih elektrona (F0 centara), ili sa dva zarobljena elektrona (F2+ centara), koje ne doprinose feromagnetizmu. Formiranje F2+ i F0 centara smanjuje koncentraciju F+ centara i narušava feromagnetizam u Pr-dopiranim CeO2 uzorcima. Rezultati istraživanja prikazani u disertaciji pokazuju da feromagnetizam u nanokristalnim oksidima može izrazito da zavisi od dopirajućeg elementa i njegovog valentog stanja, kao i od forme kiseoničnih vakancija i njihove mogućnosti odnosno nemogućnosti da prenose feromagnetizam.sr
dc.formatapplication/pdf
dc.languagesr
dc.publisherУниверзитет у Београду, Физички факултетsr
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)/45018/RS//
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Basic Research (BR or ON)/171032/RS//
dc.rightsopenAccessen
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectmagnetizamsr
dc.subjectmagnetismen
dc.subjectferomagnetizamsr
dc.subjectrazređeni magnetni oksidisr
dc.subjectrazređeni magnetni poluprovodnicisr
dc.subjectcerijum oksidsr
dc.subjectferromagnetismen
dc.subjectdiluted magnetic oxidesen
dc.subjectdiluted magnetic semiconductorsen
dc.subjectcerium oxideen
dc.titleMagnetizam u oksidnim nanomaterijalimasr
dc.titleMagnetism in oxide nanomaterialsen
dc.typedoctoralThesis
dc.rights.licenseBY
dcterms.abstractПоповић, Зоран В.; Дохчевић-Митровић, Зорана; Дамњановић, Милан; Спасојевић, Ђорђе; Пауновић, Новица М.; Магнетизам у оксидним наноматеријалима; Магнетизам у оксидним наноматеријалима;
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/24891/Disertacija59.pdf


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record