Geçiş metali Dy katkılı Zn0.80-4yDyyOx bileşiklerinin yapısal ve manyetik özelliklerinin araştırılması
Investigation of structural and magnetic properties of transition metal Dy substituted Zn0.80-4yDyyOx compounds
Yazar: MUSTAFA AKYOL
Danışman: PROF. DR. KERİM KIYMAÇ ; YRD. DOÇ. DR. AHMET EKİCİBİL
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada Zn0.80-4yDyyOx (0.05?y?0.10) seyreltilmiş manyetik yarı iletkenler katıhal tepkime yöntemi ile sentezlendi. Numunelerin yapısal ve manyetik özellikleri, X-Işını Kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektrometresi (EDX), Histeresis, Sıcaklığa bağlı Manyetizasyon ve A.C. Duygunluk ölçüm teknikleri kullanılarak çalışıldı. SEM sonuçları Dy iyonlarının ZnO yapısı içerisinde herhangi bir problem olmadan yerleştiğini göstermektedir. Numunelerin tanecikleri birbirleriyle iyi bir şekilde bağlanmış ve sıkı paketlenmiştir. Numunelerin XRD ve EDX spektrumlarından katkılamanın ZnO'un hegzagonal-wurtzite yapısında herhangi bir değişikliğe neden olmadığı sonucu çıkarıldı. 10 ve 300 K sıcaklıklarında yapılan histeresis ölçümlerinden tüm numunelerin paramanyetik fazda olduğu gözlendi. Dy katkı miktarı arttıkça manyetizasyon değeri de artmaktadır. Bu durum paramanyetizmaya ek olarak, ZnO'ya katkılanan Dy miktarının artması ile aşırı Dy'den dolayı Dy çökeltilerinin paramanyetizmaya katkıda bulunmaktadır. Bu durumu, 10 Oe A.C. manyetik alan altında ölçülen sıcaklığa karşı A.C. duygunluğun eğilimi de desteklemektedir. Ters duygunluğun sıcaklığa bağlılığından numunelerde antiferromanyetik etkinin olduğu görüldü. Fakat ters manyetik duygunluğun sıcaklığa bağlılığından örneklerin hepsinde tipik bir Curie-Weiss davranışı olduğu gözlemlendi. Bu eğrilerin doğrusal kısımlarının uzantıları Weiss sıcaklık (Q) değerini vermektedir. Q'nun negatif değerleri Dy katkılı örneklerde antiferromanyetik etkileşimin olduğunu göstermektedir. Dy katkı miktarı arttıkça antiferromanyetik etkileşim düzenli bir şekilde azalmaktadır.

Abstract:
In this study, Zn0.80-4yDyyOx (0.05 ? y ? 0.10) diluted magnetic semiconductors were synthesized by the solid state reaction method. The structural and magnetic properties of the samples have been studied by using the X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray spectroscopy (EDX), Hysteresis, Magnetization and A.C. Susceptibility techniques. The SEM results clearly demonstrate that Dy ions integrate into the ZnO structure without any problem. The grains of the samples are very well connected to each other and tightly packed. From the XRD and EDX spectra of the samples, it has been concluded that the doping causes no change in the hexagonal wurtzite structure of ZnO. Paramagnetism has been observed for all the samples at temperatures between 10 K and 300 K. Magnetizations increase gradually with increasing Dy concentration; indicating that the doping of Dy in ZnO causes a paramagnetic contribution, increasing with Dy amount. The trend of the A.C-susceptibility (?) versus temperature curves, measured under an A.C-magnetic field of 10 Oe, also support our conclusion about the paramagnetic contribution. But, from the temperature variations of the inverse magnetic susceptibility of all the samples, a typical Curie-Weiss behavior is observed. The fit of the linear portion to the Curie-Weiss relation of the curves give negative Weiss temperature (Q). The negative values of Q indicate antiferromagnetic interactions in the Dy substituted samples. However, the antiferromagnetic interactions decrease gradually with increasing Dy concentration.