RO128288A2 - Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice - Google Patents
Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice Download PDFInfo
- Publication number
- RO128288A2 RO128288A2 ROA201100749A RO201100749A RO128288A2 RO 128288 A2 RO128288 A2 RO 128288A2 RO A201100749 A ROA201100749 A RO A201100749A RO 201100749 A RO201100749 A RO 201100749A RO 128288 A2 RO128288 A2 RO 128288A2
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- zinc acetate
- hours
- nickel nitrate
- nitrate
- iron
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 17
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N iron(2+);dinitrate Chemical compound [Fe+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MVFCKEFYUDZOCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 claims description 4
- -1 nickel nitrate monoethanolamine Chemical compound 0.000 claims 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 abstract description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018590 Ni(NO3)2-6H2O Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000012926 crystallographic analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000003467 diminishing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- LFLZOWIFJOBEPN-UHFFFAOYSA-N nitrate, nitrate Chemical compound O[N+]([O-])=O.O[N+]([O-])=O LFLZOWIFJOBEPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N selenium;zinc Chemical compound [Se]=[Zn] SBIBMFFZSBJNJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002058 ternary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Invenţia se referă la un procedeu de obţinere, la temperatura camerei, a materialelor realizate din nanoparticule semiconductoare oxidice, feromagnetice, de forma ZnMTO, unde metalele tranziţionale MT pot fi Fe sau Ni, materialele fiind folosite pentru dispozitivele electronice multifuncţionale spintronice, optoelectronice şi optice. Procedeul conform invenţiei cuprinde următoarele etape: dizolvarea acetatului de zinc Zn(CHCOO)2HO în 50...100 ml dimetilformamidă, sub agitare continuă la temperatura camerei, dizolvarea azotatului de fier Fe(NO)9HO sau azotatului de nichel Ni (NO)6HO, fiecare în câte 200...300 ml apă distilată, cu agitare continuă la temperatura camerei, adăugarea, cu agitare continuă, a soluţiei apoase de azotat de fier sau azotat de nichel în soluţia omogenă de acetat de zinc, la un raport molar Zn/MT = (1-x)/x, unde x = 0,03, 0,05 sau 0,1, încălzirea amestecului celor două soluţii de acetat de zinc şi azotat de fier sau azotat de nichel, cu agitare continuă timp de 15...30 min la temperatura de 50...80°C, adăugarea, cu agitare continuă, în soluţia caldă, preparată, a monoetanolaminei MNE şi realizarea unui raport molarZn/MT/MNE = (1-x)/x/0,04, încălzirea soluţiei astfel preparate în reflux la 50...80°C, timp de 4...6 h, până la gelifiere, şi uscarea gelului format la temperatura camerei timp de 18...24 h, şi tratarea termică a acestuia în aer, la 550...700°C, timp de 2...3 h.
Description
Procedeu de obținere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice
Prezenta invenție se refera la un procedeu de obținere a (materialului) nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice, la temperatura camerei Ζηι.χΜΤχΟ (sub forma de nanopulberi cristaline de ZnO dopat cu metale tranzitionale, MT = Fe, Ni) pentru aplicații in dispozitive electronice multifuncționale pe baza de spin (spintronice), optoelectronice si optice.
Sunt cunoscute procedee de obținere a semiconductorilor feromagnetici GaAs, InAs, sau ZnSe dopați cu Mn care prezintă dezavantajul ca temperatura Curie scăzută a acestora ii fac impractici pentru aplicații in spintronica.
Un alt procedeu cunoscut de obținere a semiconductorilor feromagnetici (semiconductori cu dilutie magnetica) este acela al sistemelor ternare (aliaje ternare) de tipul Ai.xMnxBvl (unde A = Cd, Hg iar B = Te, Se). Aceștia prezentau interes datorita naturii ternare care face posibila modelarea constantei de rețea si a parametrilor benzii interzise dar prezintă următoarele dezavantaje:
- materii prime toxice,
- procedeu costisitor si poluant pentru mediu înconjurător,
- creșterea cristalelor dificila,
- temperatura Curie sub temperatura camerei, motiv pentru care nu sunt potrivite pentru aplicații in spintronica.
Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in realizarea unui procedeu tehnologic care sa permită obținerea unui material sub forma de nanoparticule semiconductoare oxidice feromagnetice la temperatura camerei de tipul Ζηι.χΜΤχΟ (MT=Fe, Ni).
Procedeul de obținere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice, la temperatura camerei, conform invenției, înlătură dezavantajele de mai sus prin aceea ca este realizat din următoarele etape: dizolvarea acetatului de zinc Zn(CH3COO)2.2H2O in 50-100 ml dimetilformamida (CH3)2CHNO (DMF) sub agitare continua la temperatura camerei; dizolvarea
OFICIUL Df
ΟθΓΟι’θ (),· , ,s . Txr r ’ O er 'nvenție
JData depQ/;, W'
°^2 0 1 ί - Ο Ο 7 4 9 - _ θ -07- 2011 Ί azotatului de fier Fe(NO3h.9H2O sau azotat de nichel Ni(NO3)2-6H2O fiecare in cate 200-300 ml apa distilata sub agitare continua la temperatura camerei; adaugarea cu agitare continua a soluțiilor apoase de azotat de fier sau azotat de nichel in soluția de acetat de zinc la un raport molar Zn/MT (MT = Fe, Ni) = (1-x)/x (unde x =0.03; 0.05; 0.1); încălzirea amestecului celor doua soluții de acetat de zinc si azotat de fier sau azotat de nichel cu agitare continua timp de 15-30 minute, la temperatura de 50 - 80°C; adaugarea cu agitare continua in soluția calda preparata (50 - 80°C) a monoetanolaminei (MNE) si realizarea unui raport molar Zn/MT/MNE = (1-x)/x/0.04; încălzirea soluției preparate in reflux la 50 - 80°C, timp de 4-6 ore pana la gelifiere; gelul astfel format este uscat la temperatura camerei timp de 18-24 ore si apoi tratat termic in aer la 550700°C timp de 2-3 ore.
Procedeul conform invenției prezintă următoarele avantaje:
• controlul eficient al compoziției si omogenitate mai bună a materiilor prime;
• lipsa formării de faze secundare;
• ușor si rapid de realizat;
• temperaturi de procesare scăzute;
• consum energetic mai redus;
• diminuarea poluării mediului înconjurător;
• materii prime accesibile si netoxice;
• preturi de cost reduse;
• obținerea de nanoparticule semiconductoare oxidice feromagnetice la temperatura camerei;
• materialul sub forma de nanoparticule semiconductoare oxidice feromagnetice conform procedeului menționat este netoxic.
Invenția este prezentata in continuare prin doua exemple de aplicare a procedeului de obținere, in legătură cu figura 1 care reprezintă fluxul tehnologic pentru realizare a unor nanoparticule oxidice feromagnetice de tipul Zni_x MTXO (MT=Fe, Ni).
-2011-00749-2 8 -07- 2011
Exemplul 1
Procedeul de obținere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice la temperatura camerei de tipul Zni_xMTxO (MT=Fe, Ni), conform invenției, se realizează astfel: acetatul de zinc este dizolvat in 50-100 ml dimetilformamida (DMF) si azotatul de fier sau azotatul de nichel este dizolvat fiecare in cate 200-300 ml apa distilata cu agitare continua la temperatura camerei. In soluția omogena de acetat de zinc, se adauga soluția apoasa de azotat de fier sau azotat de nichel la un raport molar Zn/MT (MT=Fe,Ni) = (1-x)/x (unde x = 0.03; 0.05; 0.1), cu agitare continua si încălzire timp de 15-30 minute, la temperatura de 50-80°C. In amestecul soluțiilor calde de acetat de zinc si azotat de fier sau azotat de nichel se adauga cu agitare continua monoetanolamina (MNE), realizandu-se raportul molar Zn/MT/MNE = (1x)/x/0.04. Soluția astfel preparata este încălzită in reflux la temperatura de 5080°C, timp de 4-6 ore pana la gelifiere. Gelul format este uscat la temperatura camerei timp de 18-24 ore si tratat termic in aer la 550-700°C timp de 2-3 ore.
Exemplul 2
Procedeul de obținere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice la temperatura camerei de tipul ΖημχΜΤχΟ (MT=Fe, Ni) se realizează astfel: acetatul de zinc este dizolvat in 50 ml dimetilformamida (DMF) si azotatul de fier sau azotatul de nichel este dizolvat fiecare in cate 200 ml apa distilata, cu agitare continua la temperatura camerei. In soluția omogena de acetat de zinc se adauga soluția apoasa de azotat de fier sau de azotat de nichel la un raport molar Zn/MT (MT=Fe, Ni) = (1-x)/x (unde x= 0.03; 0.05; 0.1), cu agitare continua si încălzire timp de 15 minute, la temperatura de 50°C. In amestecul soluțiilor calde de acetat de zinc si azotat de fier sau azotat de nichel, se adauga cu agitare continua monoetanolamina (MNE), realizandu-se raportul molar Zn/MT/MNE = (1-x)/x/0.04. Soluția preparata este încălzită in reflux la temperatura de 50°C, timp de 4 ore pana la gelifiere. Gelul format este uscat la temperatura camerei timp de 18 ore si tratat termic in aer la 550°C timp de 2 ore.
Parametrii utilizați in procedeul de obținere a nanoparticulelor (f-2 O 1 1'00749-2 8 -07- 2011 w
semiconductoare oxidice feromagnetice la temperatura camerei de tipul ΖηΊ. χΜΤχΟ (MT=Fe, Ni), asociati cu caracteristicile acestora sunt prezentate in tabelul 1.
Tabelul 1
| *Jr. :rt | Natura probei | Temperat ura de refluxare (°C) | Timp refluxare (h) | Temp trat. termic (°C | Dimens medie a cristalitului (nm) | Analiza cristalografica (structura) | Analiza UV-VIS (eV) | Determinări magnetice | |
| Hc (Oe) | Ms(emu/ g) | ||||||||
| 1 | ΖηνχΜΤχΟ MT= Fe, Ni | 50-80 | 4-6 | 550-700 | 20-47 | Wurtzit | 3.24-3,43 | 100- 135 | 0.012- 0.14 |
Procedeul conform invenției prevede folosirea ca materie prima a acetatului de zinc, azotatului de fier, azotatului de nichel si a monoetanolaminei.
Nanoparticulele (materialul) semiconductoare oxidice feromagnetice conform invenției, are aplicații in spintronica si se obține prin metoda sol-gel.
Nanoparticulele semiconductoare oxidice feromagnetice de tipul Znv χΜΤχΟ (MT=Fe, Ni) sunt caracterizate prin difracție de raze X, spectre UV-Vis in reflexie si determinări magnetice.
Nanoparticulele semiconductoare oxidice feromagnetice pe baza de ZnO dopat cu Fe sau Ni obținute conform invenției prin metoda sol-gel prezintă o rețea cristalina de tip wurtzit, dimensiunea medie de cristalit = 20-47 nm, o banda de energie interzisa de 3.24-3.43 eV si sunt feromagnetice la temperatura camerei (Hc= 100-135 Oe si Ms=0.012-0.14 emu/g).
Procedeul de obținere a (materialului) nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice,conform invenției are aplicații la dispozitivele spintronice care exploatează atat sarcina cat si spinul electronic pentru a realiza in același timp, procesarea si stocarea informației.
Dispozitivele electronice multifuncționale pe baza de spin la care se aplica invenția), in comparație cu dispozitivele convenționale pe baza de sarcina electrica prezintă următoarele avantaje:
(X-2 0 1 1 - 0 0 7 49 - 2 8 -07- 2011
viteza mare de procesare a datelor ne-volatiliatate densități de integrare mai mari.
Claims (1)
- Procedeul de obținere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice, caracterizat prin aceea ca este realizat din următoarele etape: dizolvarea acetatului de zinc in 50-100 ml dimetilformamida(DMF) si a azotatului de fier sau azotatului de nichel fiecare in cate 200-300 ml apa distilata cu agitare continua la temperatura camerei; adaugarea in soluția omogena de acetat de zinc a soluției apoase de azotat de fier sau azotat de nichel la un raport molar Zn/MT (MT=Fe, Ni) = (1-x)/x (unde x= 0.03; 0.05; 0.1) cu agitare continua si încălzire timp de 15-30 minute, la temperatura de 50-80°C; adaugarea sub agitare continua in amestecul soluțiilor calde de acetat de zinc si azotat de fier sau azotat de nichel a monoetanolaminei (MNE) si realizarea unui raport molar Zn/MT/MNE = (1-x)/x/0.04; încălzirea soluției astfel preparate in reflux la 5080°C, timp de 4-6 ore pana la gelifiere; uscarea gelului format la temperatura camerei timp de 18-24 ore si tratarea termica a acestuia in aer la 550-700°C timp de 2-3 ore.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100749A RO128288B1 (ro) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ROA201100749A RO128288B1 (ro) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO128288A2 true RO128288A2 (ro) | 2013-04-30 |
| RO128288B1 RO128288B1 (ro) | 2016-09-30 |
Family
ID=48170251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ROA201100749A RO128288B1 (ro) | 2011-07-28 | 2011-07-28 | Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO128288B1 (ro) |
-
2011
- 2011-07-28 RO ROA201100749A patent/RO128288B1/ro unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO128288B1 (ro) | 2016-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shanthi et al. | Optical, magnetic and photocatalytic activity studies of Li, Mg and Sr doped and undoped zinc oxide nanoparticles | |
| Guruvammal et al. | Effect of Ni-doping on the structural, optical and magnetic properties of ZnO nanoparticles by solvothermal method | |
| Hao et al. | Structural, optical, and magnetic studies of manganese-doped zinc oxide hierarchical microspheres by self-assembly of nanoparticles | |
| Vijayaprasath et al. | Characterization of dilute magnetic semiconducting transition metal doped ZnO thin films by sol–gel spin coating method | |
| Meng et al. | Hydrothermal synthesis of hexagonal CeO2 nanosheets and their room temperature ferromagnetism | |
| Muthu Kumaran et al. | Structural, optical and photoluminescence properties of Zn1− xCexO (x= 0, 0.05 and 0.1) nanoparticles by sol–gel method annealed under Ar atmosphere | |
| Li et al. | Ultrafast microwave hydrothermal synthesis of BiFeO 3 nanoplates | |
| Singh et al. | Thermal, structural, magnetic and photoluminescence studies on cobalt ferrite nanoparticles obtained by citrate precursor method | |
| Akhtari et al. | Synthesis and optical properties of Co2+-doped ZnO Network prepared by new precursors | |
| Chakraborty et al. | Experimental and theoretical investigations of structural and optical properties of copper doped ZnO nanorods | |
| Khan et al. | Structure and magnetic properties of (Co, Mn) co-doped ZnO diluted magnetic semiconductor nanoparticles | |
| Mahmood et al. | Diluted magnetic semiconductor behavior in Co-and Gd-co-doped ZnO nanotubes for spintronic applications | |
| Babu et al. | Structural, optical and magnetic properties of Cr3+ doped ZnO nanopowder | |
| CN107558175B (zh) | 一种玻纤/氧化锌的制备方法 | |
| CN101898792A (zh) | 一种Sb2S3纳米线的制备方法 | |
| Qayoom et al. | Modified solution combustion synthesis of nickel-doped magnetite nanoparticles and the influence of annealing on their optical, electrical, and magnetic properties | |
| Lang et al. | Effect of annealing temperature on the energy transfer in Eu-doped ZnO nanoparticles by chemical precipitation method | |
| Rastogi et al. | All Precursors Are Not Equal: Morphology Control via Distinct Precursor–Facet Interactions in Eu3+-Doped NaLa (WO4) 2 | |
| CN103074576B (zh) | ZnO基稀磁半导体薄膜及其制备方法 | |
| Tariq et al. | Structural, ferromagnetic, and optical properties of Fe and Al co-doped ZnO diluted magnetic semiconductor nanoparticles synthesized under high magnetic field | |
| Yuan et al. | Mechanistic insights into magnetic and gas sensing properties of (F, Na)-codoped ZnO nanocrystals by room-temperature photoluminescence | |
| Soni et al. | Influence of Mn doping on optical properties of ZnO nanoparticles synthesized by microwave irradiation | |
| CN105314672A (zh) | 一种钴掺杂氧化锌纳米棒的溶胶-凝胶制备方法 | |
| CN103265281B (zh) | 一种Cr掺杂Bi2Fe4O9多铁性陶瓷材料及其制备方法 | |
| RO128288A2 (ro) | Procedeu de obţinere a nanoparticulelor semiconductoare oxidice feromagnetice |