Přejít k obsahu


Structural, morphological, optical and magnetic properties of RF sputtered Co doped ZnO diluted magnetic semiconductor for spintronic applications

Citace:
SIDDHESWARAN, R., MEDLÍN, R., JEYANTHI, C. E., GOKUL RAJ, S., MANGALARAJA, R. V. Structural, morphological, optical and magnetic properties of RF sputtered Co doped ZnO diluted magnetic semiconductor for spintronic applications. APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING, 2019, roč. 125, č. 9, s. NESTRÁNKOVÁNO. ISSN: 0947-8396
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Structural, morphological, optical and magnetic properties of RF sputtered Co doped ZnO diluted magnetic semiconductor for spintronic applications
Rok vydání: 2019
Autoři: R. Siddheswaran , Ing. Rostislav Medlín Ph.D. , C. Esther Jeyanthi , S. Gokul Raj , Ramalinga Viswanathan Mangalaraja
Abstrakt CZ: Tento článek popisuje výrobu a charakterizaci tenkých vrstev čistého a kobaltem dopovaného ZnO (obsah Co 4% a 7%), transparentního zředěného magnetického polovodiče (DMS) na Si a skleněných substrátech technikou RF magnetronového naprašování. Krystalická struktura a fáze tenkých vrstev byly analyzovány pomocí rentgenové difrakce (XRD), kterou byla potvrzena hexagonální wurtzitová struktura ZnO s mírným napětím mřížky a změnou orientace atomových rovin. XRD také potvrdilo, že tenké vrstvy vykazují významné linie (1 0 1) a (1 0 3) s polykrystalickou strukturou. Morfologie tenké vrstvy byla zkoumána skenovací elektronovou mikroskopií (SEM), která potvrdila změnu mikrostruktury a povrchu polykrystalických vrstev. Pomocí Energeticky disperzní rentgenové spektroskopie (EDS) v SEM byla změřeno složení vrstev a koncentrace (v%) každého přítomného prvku. Krystalické vlastnosti a morfologie kolmých řezů byl studovány transmisní elektronovou mikroskopií s vysokým rozlišením (HR-TEM). Průměrná tloušťka byla okolo 600 nm změřena v transmisním elektronovém mikroskopu na kolmém řezu. Difrakce elektronů vybrané oblasti (SAED) záznam z TEM pro Co (7%) dopovaný film vypovídá o polykrystalické struktuře vrstev. Optická propustnost vrstev na substrátech z corning skla byla zkoumána pomocí UV-vis spektrometru pro čistý ZnO i 4% a 7% Co dotované ZnO vrstvy, které odhalily optickou průhlednost 85%, 75% a 65%. Feromagnetismus za pokojové teploty dotovaných vrstev byl analyzován pomocí vibrační magnetometrie vzorku a magnetooptického Kerrova efektu. Bylo odhaleno, že feromagnetické chování filmů roste s obsahem „Co“ a výsledky byly podrobně diskutovány.
Abstrakt EN: This article reports the fabrication and characterization of thin films of pure and cobalt doped ZnO (Co at 4% and 7%), a transparent diluted magnetic semiconductor (DMS) grown on ‘Si’ and glass substrates by RF magnetron sputtering technique. The crystalline structure and phase of the grown thin films were analyzed by using X-ray diffraction (XRD) method which confirmed the hexagonal wurtzite structure of the ZnO with slight lattice strain and change in orientation of the planes. The XRD also confirmed that, the films exhibit prominent peaks of (1 0 1) and (1 0 3) with polycrystalline nature. The morphology of the grown thin films was investigated by scanning electron microscopy (SEM) which confirmed the variation of micro-structure and size of the polycrystalline film’s surface. The energy dispersive X-ray spectra (EDS) from SEM have confirmed the presence of constituent elements in the films and concentration (in %) of each element. The crystalline properties and morphology of the film’s cross-section were studied by high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). The average thickness of the films was found to be about 600 nm from the cross-section electron microscopic images. The selected area electron diffraction (SAED) pattern from TEM was recorded for the Co (7%) doped ZnO film which has good polycrystalline quality. The optical transmittance of the films coated on corning glass substrates was investigated by UV–Visible spectrophotometer for pure, 4% and 7% Co doped ZnO films, which revealed the optical transparency of 85%, 75% and 65%, respectively. The room temperature ferromagnetism of the doped films was analysed by vibrating sample magnetometry and magneto optic Kerr effect. It was found that the ferromagnetic behaviour of films increases with ‘Co’ content and the results were discussed in detail.
Klíčová slova

Zpět

Patička