Магнітний момент іонів Mn2+, які обумовлюють феромагнітні властивості нанокристалів ZnO:Mn

Abstract

Приведено розрахунок магнітного моменту іонів Mn2+ в нанокристалах ZnO:Mn (2 ат%.) отриманих методом ультразвукового піролізу аерозолю, які відповідають за феромагнітні властивості. З метою дослідження впливу структурних дефектів на значення магнітного моменту проведено термічну обробку зразків на повітрі. Розрахунок виконувався на основі аналізу кривих наманагніченості та спектрів ЕПР. Показано, що дефектний стан нанокристалів ZnO:Mn має значний вплив на магнітний момент. Значення магнітного моменту для синтезованого зразку значно перевищують значення магнітного моменту в порівнянні з подібними нанокристалами отриманими іншими методами. Зроблено припущення, що такий результат обумовлений наявністю у намагніченості дефектних зразків додаткової складової. Окрім парамагнетизму іонів Mn2+ може існувати парамагнетизм дефектної оболонки нанокристалів ZnO:Mn. Після усунення структурних дефектів шляхом термічної обробки зразків на повітрі та у газовій суміші з воднем визначено магнітний момент для іонів Mn2+, які формують феромагнітні властивості нанокристалів. Величина цього магнітного моменту дорівнює 0,02µB, де µB – мангітон Бору. Такі іони, згідно моделі зв’язаних магнітних поляронів, входять до складу феромагнітних кластерів та приймають участь у формуванні феромагнітних властивостей зразків.