Doping of ZnO with Mn or Co: Two different behaviours for the same synthesis approach

In the last years the research in ZnO has seen a period of intensive work which can be attributed to the new available synthesis methods and characterization techniques. New potential applications have thus emerged for ZnO-based ceramics, provided that a stable and reproducible doping would be achieved. However this still represents a major challenge. In this new trend, Mn and Co represent a couple of interesting candidates for the obtaining of new ZnO-doped structures. But although a lot of work has been done in the past with both systems, a detailed analysis of the specialized literature yet reveals a worrisome lack of knowledge about these materials. In the present contribution the diffusion behavior and the solid state reactivity of both Zn-Mn-O and Zn-Co-O systems is analyzed in order to determine the possibility of obtaining a homogeneous doping of ZnO. The obtained results indicate that, whereas a stable Co:ZnO solid solution is easily attainable, the achievement of a homogeneous Mn:ZnO solid solution would be restricted to severe experimental conditions that limit its application for practical purposes.En los últimos años, la investigación entorno al ZnO ha experimentado un periodo de intensa labor que bien puede atribuirse a los nuevos métodos de síntesis y a las nuevas técnicas de caracterización disponibles. En consecuencia han surgido nuevas aplicaciones potenciales para los materiales basados en ZnO, siempre y cuando se alcance un dopado estable y reproducible del cerámico. Sin embargo, esto es algo que todavía supone un serio reto. Dentro de esta nueva tendencia, el Mn y el Co representan un par de candidatos interesantes para la obtención de nuevas estructuras de ZnO dopado. Sin embargo, aunque se ha trabajado con ambos sistemas desde hace bastante tiempo, lo cierto es que un análisis detallado de la literatura especializada de los últimos años todavía revela un serio desconocimiento entorno a dichos materiales. En este trabajo se ha analizado la difusión y la reactividad en estado sólido de ambos sistemas, Zn-Mn-O y Zn-Co-O, con objeto de determinar si es posible obtener un dopado homogéneo del ZnO. Los resultados obtenidos indican que sí que es posible conseguir una disolución sólida estable cuando se emplea cobalto como dopante, la obtención de una disolución sólida con manganeso sólo es posible bajo ciertas condiciones experimentales muy estrictas que limitan su aplicación práctica.