Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2018

05.06.2018

Structure, photoluminescence, and magnetic properties of Co-doped ZnO nanoparticles

verfasst von: Hongfen Ji, Changlong Cai, Shun Zhou, Weiguo Liu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 15/2018

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Co-doped ZnO-nanoparticles were synthesized using the sol–gel method. The microstructure, morphology, and physical properties of the particles were studied using several analytical methods, including X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, UV–vis absorption spectroscopy, photoluminescence spectrometry, and vibrating sample magnetometry. The structure of the Co-doped ZnO nanoparticles was identified as hexagonal wurtzite, which suggests that Co2+ can replace the Zn2+ sites in the ZnO crystal lattice without forming a secondary phase. For Co-doped samples, the optical energy bandgap decreased with an increase in the Co content. The absorption-band edges were 565, 610, and 653 nm, which correspond to the d–d transition of Co2+ ions in the tetrahedral field of ZnO. The PL spectra revealed a strong defect-emission, which indicates that defects may stabilize the ferromagnetic order. Room-temperature ferromagnetism was observed in Co-doped ZnO nanoparticles according to M–H measurements. Furthermore, the magnetization increased with increasing Co concentration. These findings suggest that Co-doped ZnO nanoparticles could promote the development of semiconductor devices with ferromagnetic properties above room temperature in magneto-optical and spintronic applications.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat C. Liu. F. Yun, H. Morkoc, J. Mater. Sci. 16, 555–597 (2005) C. Liu. F. Yun, H. Morkoc, J. Mater. Sci. 16, 555–597 (2005)
2.
Zurück zum Zitat M. Arshad, A. Azam, A.S. Ahmed, S. Mollah, A.H. Naqvi, J. Alloys Compd. 509, 8378–8381 (2011)CrossRef M. Arshad, A. Azam, A.S. Ahmed, S. Mollah, A.H. Naqvi, J. Alloys Compd. 509, 8378–8381 (2011)CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat A.F. Jalbout, H. Chen, S.L. Whittenburg, Appl. Phys. Lett. 81, 2217–2219 (2002)CrossRef A.F. Jalbout, H. Chen, S.L. Whittenburg, Appl. Phys. Lett. 81, 2217–2219 (2002)CrossRef
7.
Zurück zum Zitat L.B. Duan, G.H. Rao, J. Yu, Y.C. Wang, Solid State Commun. 145, 525–528 (2008)CrossRef L.B. Duan, G.H. Rao, J. Yu, Y.C. Wang, Solid State Commun. 145, 525–528 (2008)CrossRef
8.
9.
Zurück zum Zitat D. Karmakar, S.K. Mandal, R.M. Kadam, P.L. Paulose, A.K. Rajarajan, T.K. Nath, A.K. Das, I. Dasgupta, G.P. Das, Phys. Rev. B 75, 144404 (2007)CrossRef D. Karmakar, S.K. Mandal, R.M. Kadam, P.L. Paulose, A.K. Rajarajan, T.K. Nath, A.K. Das, I. Dasgupta, G.P. Das, Phys. Rev. B 75, 144404 (2007)CrossRef
10.
Zurück zum Zitat G. Vijayaprasath, R. Murugan, G. Ravi, J. Chem. Tech. Res. 6, 3385–3387 (2014) G. Vijayaprasath, R. Murugan, G. Ravi, J. Chem. Tech. Res. 6, 3385–3387 (2014)
11.
Zurück zum Zitat J. Jadhav, M. Patange, S. Biswas, Carbon 5, 269–274 (2013) J. Jadhav, M. Patange, S. Biswas, Carbon 5, 269–274 (2013)
12.
Zurück zum Zitat S.S. Hosseinpour-Mashkani, A. Sobhani-Nasab, J. Mater. Sci. 28, 16459–16466 (2017) S.S. Hosseinpour-Mashkani, A. Sobhani-Nasab, J. Mater. Sci. 28, 16459–16466 (2017)
13.
Zurück zum Zitat S. Pourmasoud, A. Sobhani-Nasab, M. Behpour, M. Rahimi-Nasrabadi, F. Ahmadi, J. Mol. Struct. 1157, 607–615 (2018)CrossRef S. Pourmasoud, A. Sobhani-Nasab, M. Behpour, M. Rahimi-Nasrabadi, F. Ahmadi, J. Mol. Struct. 1157, 607–615 (2018)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat A. Sobhani-Nasab, A. Ziarati, M. Rahimi-Nasrabadi, M.R. Ganjali, A. Badiei, Res. Chem. Intermed. 43, 6155–6165 (2017)CrossRef A. Sobhani-Nasab, A. Ziarati, M. Rahimi-Nasrabadi, M.R. Ganjali, A. Badiei, Res. Chem. Intermed. 43, 6155–6165 (2017)CrossRef
15.
Zurück zum Zitat M. Salavati-Niasari, F. Soofivand, A. Sobhani-Nasab, M. Shakouri-Arani, M. Hamadanian, S. Bagheri, J. Mater. Sci. 28, 14965–14973 (2017) M. Salavati-Niasari, F. Soofivand, A. Sobhani-Nasab, M. Shakouri-Arani, M. Hamadanian, S. Bagheri, J. Mater. Sci. 28, 14965–14973 (2017)
16.
Zurück zum Zitat M. Eghbali-Arani, A. Sobhani-Nasab, M. Rahimi-Nasrabadi, F. Ahmadi, S. Pourmasoud, Ultrason. Sonochem. 43, 120–135 (2018)CrossRef M. Eghbali-Arani, A. Sobhani-Nasab, M. Rahimi-Nasrabadi, F. Ahmadi, S. Pourmasoud, Ultrason. Sonochem. 43, 120–135 (2018)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat S.J. Luo, C.B. Wang, X. Zhou, Q. Shen, L.M. Zhang, J. Mater. Sci. 23, 1477–1484 (2012) S.J. Luo, C.B. Wang, X. Zhou, Q. Shen, L.M. Zhang, J. Mater. Sci. 23, 1477–1484 (2012)
18.
Zurück zum Zitat R. Elilarassi, G. Chandrasekaran, J. Mater. Sci. 24, 96–105 (2013) R. Elilarassi, G. Chandrasekaran, J. Mater. Sci. 24, 96–105 (2013)
19.
Zurück zum Zitat M.K. Lima, D.M. Fernandes, M.F. Silva, M.L. Baesso, A.M. Neto, G.R. de Morais, E.A.G. Pineda, J. Sol–Gel Sci. Technol. 72, 301–309 (2014)CrossRef M.K. Lima, D.M. Fernandes, M.F. Silva, M.L. Baesso, A.M. Neto, G.R. de Morais, E.A.G. Pineda, J. Sol–Gel Sci. Technol. 72, 301–309 (2014)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat U. Manzoor, S. Siddique, R. Ahmed, Z. Noreen, H. Bokhari, I. Ahmad, PLoS ONE 11, e0154704 (2016)CrossRef U. Manzoor, S. Siddique, R. Ahmed, Z. Noreen, H. Bokhari, I. Ahmad, PLoS ONE 11, e0154704 (2016)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M. Farhadi-Khouzani, Z. Fereshteh, M.R. Loghman-Estarki, R.S. Razavi, J. Sol–Gel Sci. Technol. 64, 193–199 (2012)CrossRef M. Farhadi-Khouzani, Z. Fereshteh, M.R. Loghman-Estarki, R.S. Razavi, J. Sol–Gel Sci. Technol. 64, 193–199 (2012)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat S.F. Mousavi, F. Davar, M.R. Loghman-Estarki, J. Mater. Sci. 27, 12985–12995 (2016) S.F. Mousavi, F. Davar, M.R. Loghman-Estarki, J. Mater. Sci. 27, 12985–12995 (2016)
23.
Zurück zum Zitat I. Djerdj, Z. Jagličić, D. Arčon, M. Niederberger, Nanoscale 2, 1096–1104 (2010)CrossRef I. Djerdj, Z. Jagličić, D. Arčon, M. Niederberger, Nanoscale 2, 1096–1104 (2010)CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S.A. Ansari, A. Nisar, B. Fatma, W. Khan, A.H. Naqvi, Mater. Sci. Eng. B 177, 428–435 (2012)CrossRef S.A. Ansari, A. Nisar, B. Fatma, W. Khan, A.H. Naqvi, Mater. Sci. Eng. B 177, 428–435 (2012)CrossRef
25.
Zurück zum Zitat N.F. Djaja, D.A. Montja, R. Saleh, Adv. Mater. Phys. Chem. 3, 33 (2013)CrossRef N.F. Djaja, D.A. Montja, R. Saleh, Adv. Mater. Phys. Chem. 3, 33 (2013)CrossRef
26.
Zurück zum Zitat G. Vijayaprasath, R. Murugan, T. Mahalingam, G. Ravi, J. Mater. Sci. 26, 7205–7213 (2015) G. Vijayaprasath, R. Murugan, T. Mahalingam, G. Ravi, J. Mater. Sci. 26, 7205–7213 (2015)
27.
Zurück zum Zitat S. Kumar, S. Basu, B. Rana, A. Barman, S. Chatterjee, S.N. Jha, D. Bhattacharyya, N.K. Sahoo, A.K. Ghosh, J. Mater. Chem. C 2, 481–495 (2014)CrossRef S. Kumar, S. Basu, B. Rana, A. Barman, S. Chatterjee, S.N. Jha, D. Bhattacharyya, N.K. Sahoo, A.K. Ghosh, J. Mater. Chem. C 2, 481–495 (2014)CrossRef
28.
Zurück zum Zitat M. Gaudon, O. Toulemonde, A. Demourgues, Inorg. Chem. 46, 10996–11002 (2007)CrossRef M. Gaudon, O. Toulemonde, A. Demourgues, Inorg. Chem. 46, 10996–11002 (2007)CrossRef
29.
30.
31.
Zurück zum Zitat X. Wang, R. Zheng, Z. Liu, H.P. Ho, J. Xu, S.P. Ringer, Nanotechnology 19, 455702 (2008)CrossRef X. Wang, R. Zheng, Z. Liu, H.P. Ho, J. Xu, S.P. Ringer, Nanotechnology 19, 455702 (2008)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat M. Shatnawi, A.M. Alsmadi, I. Bsoul, B. Salameh, G.A. Alna’washi, F. Al-Dweri, F. El Akkad, J. Alloy. Compd. 655, 244–252 (2016)CrossRef M. Shatnawi, A.M. Alsmadi, I. Bsoul, B. Salameh, G.A. Alna’washi, F. Al-Dweri, F. El Akkad, J. Alloy. Compd. 655, 244–252 (2016)CrossRef
33.
Zurück zum Zitat J. Li, L. Zhang, J. Zhu, Y. Liu, W. Hao, Ceram. Int. 41, 3456–3460 (2015)CrossRef J. Li, L. Zhang, J. Zhu, Y. Liu, W. Hao, Ceram. Int. 41, 3456–3460 (2015)CrossRef
34.
Zurück zum Zitat P. Kubelka, F. Munk, Z. Tech. Phys. 12, 593–601 (1931) P. Kubelka, F. Munk, Z. Tech. Phys. 12, 593–601 (1931)
35.
Zurück zum Zitat S.D. Birajdar, P.P. Khirade, V.R. Bhagwat, A.V. Humbe, K.M. Jadhav, J. Alloy. Compd. 683, 513–526 (2016)CrossRef S.D. Birajdar, P.P. Khirade, V.R. Bhagwat, A.V. Humbe, K.M. Jadhav, J. Alloy. Compd. 683, 513–526 (2016)CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat M.H. Li, J.P. Xu, X.M. Chen, X.S. Zhang, Y.Y. Wu, P. Li, X.P. Niu, C.Y. Luo, L. Li, Superlattices Microstruct. 52, 824–833 (2012)CrossRef M.H. Li, J.P. Xu, X.M. Chen, X.S. Zhang, Y.Y. Wu, P. Li, X.P. Niu, C.Y. Luo, L. Li, Superlattices Microstruct. 52, 824–833 (2012)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat J.H. Yang, M. Gao, L.L. Yang, Y.J. Zhang, J.H. Lang, D.D. Wang, Y.X. Wang, H.L. Liu, H.G. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 2646–2650 (2008)CrossRef J.H. Yang, M. Gao, L.L. Yang, Y.J. Zhang, J.H. Lang, D.D. Wang, Y.X. Wang, H.L. Liu, H.G. Fan, Appl. Surf. Sci. 255, 2646–2650 (2008)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat H. Wang, H.B. Wang, F.J. Yang, Y. Chen, C. Zhang, C.P. Yang, Q. Li, S.P. Wong, Nanotechnology 17, 4312 (2006)CrossRef H. Wang, H.B. Wang, F.J. Yang, Y. Chen, C. Zhang, C.P. Yang, Q. Li, S.P. Wong, Nanotechnology 17, 4312 (2006)CrossRef
40.
Zurück zum Zitat S. Modak, S. Acharya, A. Bandyopadhyay, S. Karan, S.K. Roy, P.K. Chakrabarti, J. Magn. Magn. Mater. 322, 283–289 (2010)CrossRef S. Modak, S. Acharya, A. Bandyopadhyay, S. Karan, S.K. Roy, P.K. Chakrabarti, J. Magn. Magn. Mater. 322, 283–289 (2010)CrossRef
41.
Zurück zum Zitat N.S. Sabri, A.K. Yahya, M.K. Talari, J. Lumin. 132, 1735–1739 (2012)CrossRef N.S. Sabri, A.K. Yahya, M.K. Talari, J. Lumin. 132, 1735–1739 (2012)CrossRef
42.
43.
Zurück zum Zitat S. Vempati, A. Shetty, P. Dawson, K. Nanda, S.B. Krupanidhi, J. Cryst. Growth 343, 7–12 (2012)CrossRef S. Vempati, A. Shetty, P. Dawson, K. Nanda, S.B. Krupanidhi, J. Cryst. Growth 343, 7–12 (2012)CrossRef
45.
Zurück zum Zitat R. Elilarassi, G. Chandrasekaran, Mater. Sci. Semicond. Process. 14, 179–183 (2011)CrossRef R. Elilarassi, G. Chandrasekaran, Mater. Sci. Semicond. Process. 14, 179–183 (2011)CrossRef
46.
Zurück zum Zitat M.H. Sluiter, Y. Kawazoe, P. Sharma, A. Inoue, A.R. Raju, C. Rout, U.V. Waghmare, Phys. Rev. Lett. 94, 187204 (2005)CrossRef M.H. Sluiter, Y. Kawazoe, P. Sharma, A. Inoue, A.R. Raju, C. Rout, U.V. Waghmare, Phys. Rev. Lett. 94, 187204 (2005)CrossRef
47.
48.
Zurück zum Zitat J. Mohapatra, D.K. Mishra, D. Mishra, A. Perumal, V.R.R. Medicherla, D.M. Phase, S.K. Singh, Mater. Res. Bull. 47, 1417–1422 (2012)CrossRef J. Mohapatra, D.K. Mishra, D. Mishra, A. Perumal, V.R.R. Medicherla, D.M. Phase, S.K. Singh, Mater. Res. Bull. 47, 1417–1422 (2012)CrossRef
49.
Zurück zum Zitat J.M.D. Coey, M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald, Nat. Mater. 4, 173–179 (2005)CrossRef J.M.D. Coey, M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald, Nat. Mater. 4, 173–179 (2005)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat H.S. Hsu, J.C.A. Huang, Y.H. Huang, Y.F. Liao, M.Z. Lin, C.H. Lee, J.F. Lee, S.F. Chen, L.Y. Lai, C.P. Liu, Appl. Phys. Lett. 88, 242507 (2006)CrossRef H.S. Hsu, J.C.A. Huang, Y.H. Huang, Y.F. Liao, M.Z. Lin, C.H. Lee, J.F. Lee, S.F. Chen, L.Y. Lai, C.P. Liu, Appl. Phys. Lett. 88, 242507 (2006)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat G. Ciatto, A. Di Trolio, E. Fonda, P. Alippi, A.M. Testa, A.A. Bonapasta, Phys. Rev. Lett. 107, 127206 (2011)CrossRef G. Ciatto, A. Di Trolio, E. Fonda, P. Alippi, A.M. Testa, A.A. Bonapasta, Phys. Rev. Lett. 107, 127206 (2011)CrossRef
52.
Zurück zum Zitat K.C. Verma, R.K. Kotnala, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 5647–5657 (2016)CrossRef K.C. Verma, R.K. Kotnala, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 5647–5657 (2016)CrossRef
Metadaten
Titel
Structure, photoluminescence, and magnetic properties of Co-doped ZnO nanoparticles
verfasst von
Hongfen Ji
Changlong Cai
Shun Zhou
Weiguo Liu
Publikationsdatum
05.06.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 15/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9411-7

Weitere Artikel der Ausgabe 15/2018

Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15/2018 Zur Ausgabe

Neuer Inhalt