Effect of doping and sintering in structure and magnetic properties of the diluted magnetic semiconductor ZnO:Ni

Abstract This work aimed to study a sintered Ni-doped ZnO dilute magnetic semiconductor synthesized by means of a combustion reaction and to evaluate the effect of doping and sintering in the band gap and magnetic properties of the material. X-ray diffraction showed the formation of the ZnO semiconductor phase and also the formation of a second-phase characterized as a solid solution of nickel-zinc oxide. The hysteresis curves showed the success in creating ferromagnetism with doping and the effect of sintering in the remanent magnetization and coercive field values, yet both systems were able to maintain its ferromagnetic behavior. The UV-vis analysis indicated the value of the band gap continued as a semiconductor material, although it has been narrowed. Scanning electron microscopy was used in a complementary way to evaluate the morphology and its effects on magnetic properties. Resumo Este trabalho teve o objetivo de estudar um semicondutor magnético diluído ZnO dopado com Ni sinterizado, sintetizado por meio de reação de combustão, e avaliar o efeito da dopagem e sinterização no gap e nas propriedades magnéticas do material. A difração de raios X mostrou a formação da fase semicondutora ZnO e também formação de uma segunda fase caracterizada como solução sólida de óxido de níquel-zinco. As curvas de histerese evidenciaram o efeito da dopagem na criação do ferromagnetismo e o efeito da sinterização na queda nos valores de magnetização remanescente e campo coercitivo, porém ambos os sistemas foram capazes de manter seus comportamentos ferromagnéticos. A análise UV-vis indicou que o valor do gap continuou como o de um material semicondutor, embora tenha sido estreitado. Microscopia eletrônica de varredura foi usada de forma complementar na avaliação da morfologia e seus efeitos nas propriedades magnéticas.