Electrical transport mechanisms of Neodymium-doped rare-earth semiconductors

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Vaz, Isabela C. F. ; Macchi, Carlos Eugenio ; Somoza, Alberto ; Rocha, Leandro S. R. ; Longo, Elson ; Cabral, Luis ; da Silva, Edison Z. ; Simoes, Alexandre Zirpoli ; Zonta, Giulia ; Malagu, Cesare ; Desimone, P. Mariela ; Ponce, Miguel Adolfo ; Moura, Francisco

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE-MATERIALS IN ELECTRONICS; v. 33, n. 15, p. 18-pg., 2022-04-26.

Resumo

This study reports the electrical properties of Nd-doped cerium oxide (CeO2) films synthesized by microwave assisted hydrothermal using a two-point probe technique. Positron annihilation lifetime spectroscopy studies evidenced that, as the Nd content rises, a structural disorder occurs. This is caused by an increase in oxygen vacancies surrounded with Nd (defective clusters), with the mean lifetime components ranging between 290 and 300 ps. Particle size estimation showed values from 8.6 to 28.9 nm. Along with the increase of neodymium impurities, also the conductivity increases, due to the hopping conduction mechanism between defective species. This gives rise to a response time of only 6 s, turning these materials candidates to realize gas sensor devices. Ab initio investigations showed that the improved electric conduction is boosted mostly by the reduced Nd2+ than the Ce3+, where the oxygen vacancies play a fundamental role. (AU)

• Processo FAPESP: 18/20729-9 - Formação de Nanopartículas de Prata por Irradiação a Laser: Uma Investigação ab initio
• Beneficiário: Luis Antônio Cabral
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 17/26105-4 - EMU concedido no processo 2016/23891-6 cluster computacional de alto desempenho
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 16/23891-6 - Modelagem computacional da matéria condensada
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
• Processo FAPESP: 18/20590-0 - Novos nanomateriais híbridos à base de elementos terras-rara renováveis para aplicações multifuncionais energéticas e de sensoriamento ambiental
• Beneficiário: Leandro Silva Rosa Rocha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado