Publicación: CuO dopado con cobalto: caracterización morfológica, vibracional, estructural, óptica y magnética
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Resumen en español
El CuO es un material semiconductor tipo p con propiedades destacadas como una estrecha banda prohibida (~1.2 eV, en bulk), alta conductividad eléctrica y térmica, estabilidad química y aplicaciones multifuncionales que van desde la catálisis hasta sensores y espintrónica. El potencial de sus aplicaciones puede mejorarse mediante el dopaje con metales de transición, lo que permite modificar su estructura cristalina, propiedades ópticas y comportamiento magnético. En este trabajo de grado se estudia los efectos del dopaje con Co en nanopartículas de CuO, investigando de manera integral sus propiedades morfológicas, vibracionales, estructurales, ópticas y magnéticas. La síntesis de las nanopartículas de CuO y Cu_(1-x) Co_x O con diferentes concentraciones de Co (x = 0.01 a 0.08), se realizó mediante el método de co-precipitación asistida por microondas. Los resultados de FTIR-ATR, RAMAN y DRX indicaron que el dopante se introdujo homogéneamente en la matriz del CuO hasta x = 0.05. Los resultados por difracción de rayos X confirmaron la formación de la fase monoclínica del CuO y evidenciaron la incorporación del Co en su red cristalina, formando una solución sólida sin presencia de fases impuras en las muestras de concentración menor igual al 6 % mol. Adicionalmente, las técnicas de microscopía electrónica (FIB-FESEM y espectroscopía Uv-Vis) revelaron un cambio en la morfología de 2D para la muestra pura y 3D, para la muestra con 5 % mol del dopante.
Resumen en inglés
CuO is a p-type semiconductor material with remarkable properties such as a narrow bandgap (~1.2 eV, in bulk), high electrical and thermal conductivity, chemical stability and multifunctional applications ranging from catalysis to sensors and spintronics. The potential of their applications can be improved through the doping with transition metals, by modifiying their crystalline structure, optical properties and magnetic behaviour. In this work, the effects of Co doping on CuO nanoparticles are studied, investigating their morphological, vibrational, structural, optical and magnetic properties in a comprehensive way. The synthesis of CuO and Cu1-xCoxO nanoparticles with different Co concentrations (x = 0.01 to 0.08) was carried out by microwave-assisted co-precipitation method. FTIR-ATR, RAMAN and XRD results indicated that the dopant was homogeneously introduced into the CuO matrix up to x = 0.05. X-ray diffraction results confirmed the formation of the monoclinic phase of CuO and evidenced the incorporation of Co in its crystal lattice of the semiconductor, forming a solid solution without the presence of impurity phases in the samples with concentrations lower than 6 % mol. Additionally, FIB-FESEM and Uv-Vis spectroscopy revealed a change in morphology from 2D for the pure sample to 3D for the sample with 5 % mol of the dopant.