Modification of Surface of ZnO:Mn Nanocrystals Synthesized by the Cryochemical Method

Abstract

В роботі представлені результати досліджень впливу модифікації поверхні нанокристалів ZnO:Mn шляхом відпалу зразків в продуктах термічного розкладу полівінілового спирту та в атмосфері водню на їх фізичні властивості. Нанокристали ZnO:Mn було отримано методом кріохімічного синтезу, концентрація домішок Mn в них складала 2, 4 та 8 ат. % відповідно. Модифікація зразків приводила до підвищення їх агломераційних властивостей та зміни морфології поверхні. Методом рентгенофазового аналізу встановлено, що межа розчинності Mn в нанокристалах ZnO не перевищує 4 ат. %. Методом ЕПР доведено, що відпал зразків у продуктах термічного розкладу полівінілового спирту збільшує межу розчинності Mn. Відпал зразків у продуктах термічного розкладу полівінілового спирту та в атмосфері водню приводить до появи в нанокристалах ZnO:Mn феромагнітних властивостей при кімнатній температурі.

The paper presents the results of studies of the effect of surface modification of ZnO:Mn nanocrystals obtained by cryochemical (freeze-drying) method on their physical characteristics. The modification was carried out by annealing the samples in the thermal decomposition products of polyvinyl alcohol, as well as in the hydrogen atmosphere. The concentration of Mn in the samples is 2, 4 and 8 at. %, respectively. It is found that modification of the surface of nanocrystals leads to an increase in their agglomeration properties. X-ray phase diffraction analysis and EPR (electron paramagnetic resonance) method showed that the solubility limit of Mn in ZnO nanocrystals does not exceed 4 at. %. Annealing of samples in the thermal decomposition products of polyvinyl alcohol increases the solubility limit of Mn. Thermal treatment of samples in a hydrogen atmosphere results in ferromagnetic properties at room temperature.