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Defect ferromagnetism in SnO2:Zn2+ hierarchical nanostructures: correlation between structural, electronic and magnetic properties

  • We report on the ferromagnetism of Sn1-xZnxO2 (x < 0.1) hierarchical nanostructures with various morphologies synthesized by a solvothermal route. A room temperature ferromagnetic and paramagnetic response was observed for all compositions, with a maximum in ferromagnetism for x = 0.04. The ferromagnetic behaviour was found to correlate with the presence of zinc on substitutional Sn sites and with a low oxygen vacancy concentration in the samples. The morphology of the nanostructures varied with zinc concentration. The strongest ferromagnetic response was observed in nanostructures with well-formed shapes, having nanoneedles on their surfaces. These nanoneedles consist of (110) and (101) planes, which are understood to be important in stabilizing the ferromagnetic defects. At higher zinc concentration the nanostructures become eroded and agglomerated, a phenomenon accompanied with a strong decrease in their ferromagnetic response. The observed trends are explained in the light ofWe report on the ferromagnetism of Sn1-xZnxO2 (x < 0.1) hierarchical nanostructures with various morphologies synthesized by a solvothermal route. A room temperature ferromagnetic and paramagnetic response was observed for all compositions, with a maximum in ferromagnetism for x = 0.04. The ferromagnetic behaviour was found to correlate with the presence of zinc on substitutional Sn sites and with a low oxygen vacancy concentration in the samples. The morphology of the nanostructures varied with zinc concentration. The strongest ferromagnetic response was observed in nanostructures with well-formed shapes, having nanoneedles on their surfaces. These nanoneedles consist of (110) and (101) planes, which are understood to be important in stabilizing the ferromagnetic defects. At higher zinc concentration the nanostructures become eroded and agglomerated, a phenomenon accompanied with a strong decrease in their ferromagnetic response. The observed trends are explained in the light of recent computational studies that discuss the relative stability of ferromagnetic defects on various surfaces and the role of oxygen vacancies in degrading ferromagnetism via an increase in free electron concentration.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:S. Akbar, S.K. Hasanain, O. Ivashenko, M.V. Dutka, N. Akhtar, J.Th.M. De Hosson, Naveed Ali, P. Rudolf
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):RSC Advances
Jahr der Erstveröffentlichung:2019
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Royal Society of Chemistry
Jahrgang/Band:9
Ausgabe/Heft:7
Erste Seite:4082
Letzte Seite:4091
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften
Freie Schlagwörter:Ferromagnetism; Magnetic properties; Nanostructures
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.1039/c9ra00455f
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-473014
ISSN:2046-2069
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:04.02.2019
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:21.02.2019
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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