Significant enhancement of room temperature ferromagnetism in surfactant coated polycrystalline Mn doped ZnO particles
本文报道了一种表面活性剂辅助合成的Mn掺杂ZnO多晶样品，通过X射线衍射分析、透射电镜、电子顺磁共振和直流磁化强度测量表征了样品的室温铁磁性。这种表面活性剂辅助合成方法，我们开发的，被发现是高度可重复性。此外，该方法还可以推广到其他过渡金属掺杂ZnO的合成。
2006-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism in carbon-implanted ZnO
在通过脉冲激光沉积生长的碳掺杂ZnO膜中已经观察到意外的铁磁性[Phys.Rev.Lett. 99，127201（2007）]。本文采用离子注入的方法在ZnO薄膜中引入碳元素。观察到室温铁磁性。我们的分析表明，（1）C掺杂的铁磁性ZnO可以通过替代方法，即离子注入，和（2）碳的化学参与的铁磁性被间接证明。
2008-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive ab initio study of doping in bulk ZnO with group-V elements
尽管缺乏可重复的实验证实，V族元素已被认为是以简单和复杂缺陷形式在ZnO中进行p型掺杂的可能来源。使用从头计算，基于最先进的混合交换相关泛函，我们研究了广泛的缺陷和缺陷复合物与N，P，As和Sb杂质。我们发现，没有一个候选人的p型掺杂可以被认为是一个很好的来源，由于深的受主能级和低形成能量的补偿施主缺陷的空穴在价带。此外，我们还讨论了配合物在不同体系中的稳定性。
2014-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Ag and N acceptors in ZnO: ab initio study of acceptor pairing, doping efficiency, and the role of hydrogen
研究了Ag和N浅受主分别替代阳离子和阴离子掺杂ZnO的效率。第一性原理计算表明，最近邻Ag-N对和N-Ag-N三角形的形成趋势很强。受主的结合源于掺杂剂之间准分子键的形成，在半导体中具有普遍性。这种配对增加了杂质的能级，从而降低了掺杂效率。在供体存在的情况下，配对较弱甚至被禁止。然而，氢具有与Ag和N形成团簇的倾向，这有利于Ag-N聚集并降低此类络合物的受体水平。
2011-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Reduction of conductivity and ferromagnetism induced by Ag doping in ZnO:Co
为了研究ZnO基稀磁材料的铁磁性质以及铁磁性与载流子之间的关系，在脉冲激光沉积法制备的ZnO薄膜中进行了Co和Ag的共掺杂。霍尔传输测量结果表明，Ag掺杂高达5%，导致本机n型载流子的渐进补偿。磁化曲线显示铁磁性的贡献，所有样品在5 K和室温下，随着Ag浓度的增加而减少。第一性原理模拟的Co-Ag缺陷的可能配置建议周围的间隙Co杂质的铁磁性的起源的纳米团簇的形成。Ag的共掺杂导致这些团簇的总自旋和居里温度的降低。
2013-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the workfunction of ZnO through surface doping with Mn from first-principles simulations
ZnO的表面掺杂允许定制材料的表面化学，同时保持体的极好的电子结构。除了催化的吸附能和活化能的明显变化外，表面掺杂还可以改变材料的功函数，并使其能够针对特定的光催化和光电应用进行调整。我们提出了第一性原理电子结构计算的Mn的表面掺杂的ZnO（0001）表面。各种掺杂剂浓度已被认为是在最外（表面）层的Zn原子，而内部的材料保持在理想的纤锌矿结构。计算了各体系的表面能和表面功函数。功函数和表面能下降，随着锰浓度增加的O-终止的表面，而更复杂的行为是在金属终止的。我们讨论了这种材料的表面稳定性和表面电子结构的趋势，以及它们如何影响其性能。
2022-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Absence of room temperature ferromagnetism in bulk Mn-doped ZnO
本文研究了Zn_（1-x）Mn_xO（x=0.02，0.03，0.05）多晶的结构和磁性。低温（~500 oC）合成留下未反应的起始ZnO和锰氧化物。与最近的一份报告相反，在高于900 ℃的温度下在空气中合成的单相材料没有观察到体铁磁性。单相样品表现出顺磁性居里-外斯行为。
2004-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Sr- and Ni-doping in ZnO nanorods synthesized by simple wet chemical method as excellent materials for CO and CO2 gas sensing
在这项研究中，Sr和Ni掺杂的ZnO纳米棒的微观结构，形态和传感性能的影响进行了研究。采用简单的湿化学法制备了不同Sr和Ni负载量的纳米棒，并通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）分析对其进行了表征。XRD分析表明，Sr和Ni掺杂的ZnO具有纤锌矿六方结构。而Sr、Ni的掺杂改变了纳米棒的形貌，增大了比表面积，降低了IUV/Igreen发光峰的比值。对厚膜电阻式平面传感器进行了CO和CO2的传感实验，研究了工作温度、掺杂剂种类和掺杂量对传感器对这两种有害气体的灵敏度和选择性的影响。Ni和Sr掺杂的ZnO基传感器的气敏特性表现出显着的增强（i。e.与基于ZnO的纳米结构相比，对于两种气体的响应增加并向较低温度偏移），表明这些ZnO纳米结构有希望制造用于监测室内空气质量的传感器装置。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Room Temperature Ferromagnetism in Boron-doped ZnO
我们报告室温铁磁性硼掺杂氧化锌的实验和理论。采用脉冲激光沉积法在高氧压下沉积的单相Zn_（1-x）B_xO薄膜在室温下表现出铁磁行为。随着B组分x从0增加到6.8%，饱和磁化强度从0增加到1.5emu/cm ~ 3。基于密度泛函理论的第一性原理计算表明，B掺杂ZnO的铁磁性来源于B-Zn空位对最近邻位氧原子的感生磁矩.计算的总磁矩随B分量的增加趋势与实验结果吻合较好。
2010-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Surfactant assisted synthesis of Co and Li doped ZnO nanocrystalline samples showing room temperature ferromagnetism
我们已经开发了一种简单的，表面活性剂辅助的合成路线的制备，在克量，钴和锂掺杂的ZnO纳米晶样品显示出强大的室温铁磁性。我们的研究表明，RTF是固有的Zn0.85Co0.05Li0.10O，而不是由于任何隔离的第二相。此外，它已被证明，在激活RTF在这些氧化物系统中的缺陷起着重要的作用。这也为文献中观察到的广泛变化的结果提供了解释。该方法也可推广到其他过渡金属掺杂ZnO的合成。
2006-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Insights into the room temperature magnetism of ZnO/Co3O4 mixtures
ZnO基稀磁半导体室温类铁磁行为的起源仍然是一个不清楚的话题。本工作集中在外观的RT磁矩在刚刚混合的ZnO/Co 3 O 4混合物未经热处理。在这项研究中，它表明，磁性似乎是有关的Co 3 O 4纳米粒子的表面还原，其中，反铁磁Co 3 O 4纳米粒子（核心）被包围的CoO-样壳。这种奇异的表面磁性也在其他含有半导体（如TiO 2）和绝缘体（如Al 2 O 3）的混合物中发现。
2009-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Two photon absorption with Ni doping in the dilute magnetic Semiconductor ZnO Crystalline Nanorods
在这封信中，我们研究了高品质的镍掺杂氧化锌纳米棒的三阶光学非线性结晶纤锌矿晶格，通过湿化学方法制备。在我们的实验中，我们发现，双光子吸收系数β增加多达14倍，即7.6 err 0.4至112 err 6 cm/GW，当Ni掺杂从0增加到10%。在带隙缩放和Ni掺杂方面的β的大幅增强进行了讨论。此外，我们还发现，通过紫外-可见光谱和光致发光光谱测量的光学带隙，连续红移随着Ni掺杂浓度的增加。我们设想，强非线性光学性质与它们的稀磁效应一起，它们形成在磁光和集成光学芯片的潜在应用的重要类别的材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Growth of transparent Zn1-xSrxO films by facile wet chemical method: Effect of Sr doping on the structural, optical and sensing properties
采用湿化学法在透明柔性衬底上制备了Sr掺杂ZnO纳米棒薄膜。系统研究了Sr掺杂对ZnO结构和光学性质的影响。Sr掺杂提高了ZnO的传感性能，有望成为未来有毒和可燃气体传感器以及光电子器件的理想材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature spin coherence in ZnO
时间分辨光学技术被用来探讨电子自旋动力学在体和外延样品的n型氧化锌作为温度和磁场的函数。体样品在T = 30 K时产生20 ns的自旋相干时间T2*。用脉冲激光沉积法生长的外延层样品在T = 10 K时显示出最大T2* 为2 ns，自旋进动持续到T = 280 K。
2005-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-doped ZnO: A New Class of Room Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
我们报道了碳掺杂ZnO的磁性。我们基于密度泛函理论的第一性原理计算预测，碳取代ZnO中的氧导致每个碳的磁矩为1.78 $μ_B$。理论预测得到了实验证实。用脉冲激光沉积法制备的不同碳浓度的掺碳ZnO薄膜具有铁磁性，居里温度高于400 K，基于薄膜中碳化物含量（$1.5 - 3.0 μ_B$/碳）测量的磁矩与理论预测一致。磁性是由于Zn离子和掺杂的C原子之间的成键耦合。磁电阻和反常霍尔效应的研究表明，掺杂薄膜是具有本征铁磁性的$n$型半导体。碳掺杂ZnO是一种很有前途的室温稀磁半导体，我们的工作为非金属掺杂制备稀磁半导体提供了可能。
2006-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Impedance and electrical properties of Cu doped ZnO thin films
采用旋涂法在导电玻璃衬底上制备了Cu掺杂的透明ZnO薄膜。随后将样品在空气中在500 ℃下退火1小时以形成ZnO相。ZnO样品掺杂不同的Cu摩尔百分比高达5%。测试了样品的阻抗和光伏特性。在KI/I2电解液中测量了掺杂和未掺杂样品的光电流和光电压。微量Cu的加入改善了ZnO样品的导电性能，而没有改变ZnO的其他基本性质。由于Cu的高导电性能，光电流随着掺杂浓度的增加而逐渐增加。研究仅进行到5%的掺杂浓度，因为更高的掺杂浓度可能会显着影响ZnO的其他性能，如薄膜的折射率。通过将数据拟合到等效电路来确定样品的阻抗。当Cu含量为3%时，阻抗达到最大值。
2017-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping-- and field--induced charge carrier density on the electron transport in nanocrystalline ZnO
研究了溶胶-凝胶法制备的掺杂浓度在0.8at%~ 10at%之间的未掺杂和Al掺杂氧化锌纳米粒子的薄膜的电荷输运性质。X射线衍射研究表明，在高掺杂样品的平均晶粒尺寸的减少。我们提供的电导率和由此产生的载流子密度相对于掺杂水平的估计。将由于非本征掺杂引起的载流子密度的增加与场效应晶体管结构中的载流子的积累进行比较。这允许评估由于非本征掺杂对电子迁移率的散射效应。随着掺杂密度的增加，后者从4.6*10^-3 cm ^2/Vs降低到4.5*10^-4 cm ^2/Vs。与此相反，积累导致迁移率增加到1.5*10^-2 cm ^2/Vs。与微晶之间的晶界相关的势垒高度来自温度相关的迁移率测量。非本征掺杂最初导致晶界势垒高度降低，随后由于掺杂引起的结构缺陷而增加。我们的结论是，溶胶-凝胶处理纳米ZnO：Al的导电性是由增强的载流子密度和掺杂诱导的载流子散射效应的相互作用，在我们的情况下，在0.8原子%达到最大值。
2008-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Ni doped ZnO nanostructures by low temperature wet chemical method and their enhanced field emission properties
在这项研究中，我们报告的增强场发射（FE）性能的ZnO纳米结构的Ni掺杂的基础压力为~1 × 10-8毫巴，这是由简单的湿化学工艺生长。ZnO纳米结构显示单晶纤锌矿结构高达Ni 10%的掺杂。FESEM表示随着Ni掺杂ZnO的增加，纳米结构形态从厚纳米针经由薄纳米棒到纳米片的变化。对于ZnO（Ni 0%）、ZnO（Ni 5%）、ZnO（Ni 7.5%）和ZnO（Ni 10%），获得1μA/cm ~ 2场发射电流密度所需的开启电场分别为2.5、2.3、1.8和1.7 V/μm。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Gallium concentration dependence of room-temperature near-bandedge luminescence in n-type ZnO:Ga
研究了在晶格匹配的ScAlMgO $_4$衬底上外延生长的\textit{n}型ZnO薄膜的光学性质。当Ga掺杂浓度增加到$6 \times 10^{20}$ cm $^{-3}$时，吸收边显示出系统的蓝移，与Burstein-Moss效应一致。在室温下也能观察到明亮的近带边光致发光（PL），其强度随掺杂浓度的增加而单调增加，但在最高掺杂浓度处除外。这表明，非辐射跃迁占主导地位，在低掺杂浓度。在PL带的斯托克斯位移和加宽是施主浓度的单调增加的函数，这是解释在由施主杂质的随机分布引起的潜在的波动。
2004-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Cr doping on the structure, optical and magnetic properties of nanocrystalline ZnO particles
通过对ZnO的结构、光学和磁学性质的研究，探讨了Cr掺杂对ZnO的影响。采用溶液燃烧法制备了Zn 1-xCrxO（x = 0，0.01，0.03和0.05）纳米粒子。X射线粉末衍射（XRD）结果表明，所合成的样品均为六方纤锌矿结构，表明Cr 3+离子取代了Zn 2+离子而没有改变其结构。采用Willamson-Hall方法计算了ZnO的晶粒尺寸和微应变，发现ZnO的晶粒尺寸和微应变为36 +-2 nm，Zn_（0.95）Cr_（0.05）O的晶粒尺寸和微应变随Cr掺杂浓度的增加而减小，为20 +-2 nm。透射电子显微镜（TEM）结果表明，Zn_（1-x）Cr_xO（x = 0，0.03和0.05）的粒径分别为48 ± 2 nm，29 ± 2 nm和25 ± 2 nm。TEM形貌表明掺杂样品中的粒子发生了团聚。随着Cr含量从x = 0增加到0.05，带隙分别从3.305 ± 0.003eV略微减小到3.292 ± 0.003eV。光致发光测量显示，在样品中存在的缺陷，与锌空位和单离子氧空位。利用振动样品磁强计（VSM）在300 K下测量了ZnO和Cr掺杂ZnO的磁场相关磁化强度。所有样品都表现出铁磁行为。基于束缚磁极化子（BMP）机制解释了在ZnO中观察到的这种长程铁磁性有序。单电离氧空位在ZnO中观察到的室温铁磁性（RTFM）中起着至关重要的作用。由于这些样品中存在的缺陷，在Cr…
2021-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism in chemically synthesized ZnO rods
利用X射线衍射（XRD）、磁滞回线（M-H）和近边X射线精细结构谱（NEXAFS）研究了纯ZnO棒的结构和磁性。采用共沉淀法制备了ZnO样品。XRD和选区电子衍射测量推断ZnO棒表现出单相多晶性质与纤锌矿晶格。场发射透射电子显微镜、场发射扫描电子显微镜的显微照片推断ZnO具有直径为200 nm、长度为550 nm的棒状微结构。在室温下进行的M-H环研究显示ZnO棒的室温铁磁性。NEXAFS研究反映了纯ZnO棒中没有氧空位。
2009-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the vibrational properties of transition metal doped ZnO: surface, defect, and bandgap engineering
本研究通过固相反应法制备Mn和Co掺杂ZnO样品，系统分析其结构与光学性质，揭示Raman光谱附加谱带源于结构损伤与表面效应，并阐明非均匀掺杂与带隙减小引起的共振效应是SOP和LO模式增强的机制。
2023-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Defect Induced Room Temperature Ferromagnetism in High Quality Co-doped ZnO Bulk Samples
在过渡金属掺杂氧化物中经常报道的室温铁磁性的性质仍然是一个巨大的争论。本文报道了通过标准固相反应路线合成的高质量Co掺杂ZnO（Zn 1-xCoxO）体样品的室温铁磁性。使具有低水平结构缺陷的参考顺磁性Co掺杂ZnO样品在还原性气氛中经受热处理，以便以受控的方式在样品中引入缺陷。进行了详细的结构分析，以表征诱导缺陷及其浓度。的磁力揭示了在室温下的顺磁和铁磁相的共存，在直接相关的结构性能。饱和磁化强度随着热处理的加强而增加，因此，随着感生缺陷密度的增加而增加。用束缚磁极化子模型对磁性行为进行了充分的解释。基于实验结果，理论计算的支持下，我们归因于所观察到的缺陷引起的铁磁性的起源，由于锌间隙缺陷介导的磁极化子的Co离子之间的铁磁耦合。
2020-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic Origins of Electron and Hole Stability in ZnO
提出了一种新的直接评估半导体材料掺杂极限的方法。应用到ZnO的情况下，我们的第一性原理计算表明，p型ZnO是不稳定的。
2011-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Fe-doped ZnO Nanocrystals: Experimental and Theoretical investigations
成功合成了Fe掺杂ZnO纳米晶，并利用X射线衍射和透射电镜对其结构进行了表征。在相同系统上的磁化测量揭示了铁磁到顺磁转变温度> 450 K，由于纳米颗粒系统中无序表面自旋的倾斜，具有从铁磁到自旋玻璃态的低温转变。局部磁探针，如EPR和穆斯堡尔表明存在的Fe在两个价态Fe 2+和Fe 3+。我们认为，Fe 3+的存在是由于在系统中的阳离子（Zn）空位可能的空穴掺杂。通过从头算电子结构计算，研究了Fe掺杂ZnO体系中的缺陷（如O空位和Zn空位）对铁磁性的性质和起源的影响。电子结构计算表明空穴掺杂（锌空位）是更有效地稳定铁磁性Fe掺杂ZnO和我们的结果是一致的铁磁性Fe掺杂ZnO样品中的空穴掺杂的实验签名。
2007-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Morphological, Optical and Magnetic Property of Mn doped Ferromagnetic ZnO thin film
采用溶胶-凝胶法制备了Zn_（1-x）Mn_xO（0 < x < 0.05）薄膜，并对其结构、光学和磁学性质进行了分析。膜是单相的性质，并没有形成任何第二相已检测到从结构分析。从形态学研究中也证实了这些薄膜中没有磁性杂质相。随着Mn掺杂浓度的增加，晶格常数和晶胞体积有增加的趋势。Mn 2+离子的掺入在系统中引入无序。这也导致随着掺杂的增加，薄膜的结晶质量略有下降。晶粒尺寸随Mn掺杂比例的增加而减小。带隙随掺杂浓度的增加而发生红移，局域态宽度随掺杂浓度的增加而增大。这是由于杂质带的形成和Mn原子的俘获导致禁带内缺陷态的产生。光致发光（PL）光谱显示出随着Mn掺杂的增加，激子和缺陷相关峰的强度逐渐降低。5at%Mn掺杂的ZnO薄膜在室温下也具有缺陷介导的内禀铁磁性。反铁磁（AFM）相互作用的强烈存在减少了所观察到的铁磁矩。
2012-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-Assisted Lasing in ZnO Microwires at Room Temperature
我们报道了ZnO微线中声子辅助的回音壁模式（WGM）激光。对于基于低增益声子散射过程的WGM激光器，具有尖角和光滑端面的高质量谐振腔是先决条件。在通常为$100\,kW/cm^2$的激发阈值功率$P_{\textit{Th}}$以上，自由激子在两个纵向光学声子的发射下的复合提供足够的增益以克服微谐振器中的所有损耗并导致激光振荡。这种阈值行为伴随着远场和近场发射模式的明显变化，揭示了激光模式的WGM相关性质。光谱演化以及集成的光致发光强度与激发功率的特性行为明确地证明了激光器的操作。偏振分辨的测量表明，激光发射线偏振垂直于微丝轴（TE）。
2014-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Impurity-Ion pair induced high-temperature ferromagnetism in Co-doped ZnO
磁性3d离子掺杂到宽禁带氧化物中显示出室温铁磁性的特征，尽管它们的浓度比传统磁体中的浓度小两个数量级。这些特殊材料的原型是Co掺杂的ZnO，其室温铁磁性的解释仍然难以捉摸。在这里，我们表明，磁性来源于Co2+氧空位对与部分填充的水平接近ZnO导带最小值。这些对之间的磁相互作用是足够长的范围内，在中等浓度下引起渗滤。然而，磁相关集群大到足以显示在室温下的滞后已经形成低于逾渗阈值，并解释目前的实验结果。我们的工作表明，在ZnO：Co的磁性是完全由本征缺陷和相图。这表明了一种通过控制自旋电子学材料的本征缺陷来定制其磁性的方法。
2008-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Identification by deuterium diffusion of a nitrogen-related deep donor preventing the p-type doping of ZnO
研究了氘在掺氮同质外延ZnO层中的扩散。样品通过等离子体辅助分子束外延在m-平面ZnO衬底上在略微富Zn的生长条件下生长，并且如通过二次离子质谱法（SIMS）测量的，具有变化高达5 × 1018 at.cm-3的氮含量[N]。在室温下1小时内，所有样品均暴露于射频氘等离子体中。氘扩散观察到在所有的外延层，而其渗透深度随着氮浓度的增加而减少。这是一个强有力的证据，扩散机制的限制，氘的陷阱上的氮相关的陷阱。SIMS配置文件进行了分析，使用两个陷阱模型，包括浅陷阱，与快速扩散，和深陷阱，有关的氮。的氮相关的陷阱的捕获半径被确定为20倍小于预期的值由D+和氮相关的受体之间的库仑吸引力形成的氮-氘对。的（N2）O深施主提出的深捕获站点的氘和帐户以及小的捕获半径和观察到的光致发光猝灭和恢复后，氘的ZnO：N外延层。它也被发现，这个缺陷是迄今为止在所研究的样品中具有最高浓度的N相关的缺陷。
2021-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic coupling properties of rare-earth metals (Gd, Nd) doped ZnO: first-principles calculations
采用第一性原理方法研究了稀土金属（Gd，Nd）掺杂ZnO的电子结构和磁耦合性质。结果表明，在最近邻位Gd或Nd离子之间的磁耦合是铁磁性的。通过对ZnO：Gd体系进行适当的电子掺杂，可以提高Gd离子间铁磁耦合的稳定性，实现室温铁磁性。而对于ZnO：Nd体系，适当的空穴掺杂可以增强Nd离子间的铁磁性。在\emph{n}导电的ZnO：Nd样品中也可以实现室温铁磁性。我们的计算结果与最近的实验结果符合得很好。讨论了本征缺陷（V $_{\rm{Zn}}$，V $_{\rm{O}}$）对铁磁性的影响。
2010-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Protonic Conduction Induced Selective Room Temperature Hydrogen Response in ZnO/NiO Heterojunction Surfaces
在本文中，我们表明，通过表面化学吸附的环境水分的离子传导导致显着高的室温下对氢气的选择性响应。表面吸附的水分作为表面状态，并显示出离子导电性，由于较小的尺寸的ZnO纳米颗粒的20 +/- 5 nm。当p型NiO准纳米线（宽度~50 nm）与这些n型ZnO纳米颗粒混合以形成均匀的NiO/ZnO纳米块体p-n异质结构时，这种响应显著增强，即对于1200 ppm H2气体从10%增强到190%。最大响应在NiO/ZnO的组成为约50- 50%时获得，尽管它仍然是n型特性。从n型到p型的主要载流子类型反转发生在ZnO中约60-80%的相当高的NiO含量下，描绘了ZnO对响应的主要贡献。通过化学吸附水分（表面状态）的平行表面离子电流已被确定为在室温下高灵敏度的主要因素。因此，在NiO-ZnO界面处的异质结势垒的存在下，由于吸附的水分而辅助表面离子电导率，导致在室温下对氢的大的选择性响应。
2021-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping of zinc oxide on the hole mobility of poly(3-hexylthiophene) in hybrid transistors
研究了基于有机聚合物聚3-己基噻吩（P3 HT）和无机氧化锌的混合场效应晶体管。在这份报告中，我们提出的第一个研究混合晶体管采用一个聚合物传输层。溶胶-凝胶处理的ZnO通过Al掺杂在0.8和10原子%之间进行改性，这允许氧化锌性质即电子迁移率和形态的系统变化。随着掺杂水平的增加，我们一方面观察到电子迁移率降低了两个数量级，另一方面掺杂强制执行的氧化锌层，使P3 HT渗透到无机基质的形态变化。X射线反射率（XRR）测量证实了这种显着的变化，在界面形态的各种掺杂水平。我们表明，掺杂的ZnO是一种工具，以调整ZnO/P3 HT混合的电荷传输，使用一个单一的注入金属（金底部接触）的二氧化硅电介质。我们观察到的氧化锌层上的空穴迁移率在P3 HT，我们可以修改通过Al掺杂的ZnO的影响。因此，在具有2at.%掺杂的混合体系中，最大空穴迁移率为5e-4cm^2/Vs。Al掺杂。5at.% Al掺杂导致有机/无机混合系统中的平衡迁移率，但由于高截止电流，也导致小的开/关比。
2010-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Halogen Doped Electronic Properties of 2D ZnO: A First Principles Study
近年来，二维氧化锌由于其优异的电学、热学和光学性能而成为纳米材料研究领域的热点。本文采用第一性原理计算研究了卤素杂质F、Cl和Br原子掺杂对二维ZnO电子性质的影响。原始的2D ZnO表现出半导体行为，在Γ点上具有1.67 eV的直接带隙。然而，当引入F、Cl或Br原子等杂质时，二维ZnO显示出几乎为零带隙的半金属行为。发现由于F杂质的引入，在电子能带结构的K点处呈现零带隙。然而，在Cl和Br杂质的情况下，几乎为零的带隙观察到其他地方，而不是在K点。此外，由于杂质原子的引入，费米能级也向导带（CB）移动，表明态密度（DOS）结果中的载流子浓度增加。这些发现可能是非常有益的掺杂效应，特别是卤素杂质掺杂被认为是在不久的将来调制的二维ZnO的电子性质。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Search for Origin of Room Temperature Ferromagnetism Properties in Ni doped ZnO Nanostructure
通过简单的低温湿化学方法制备的纳米结构样品的物理、光学和磁性，系统地研究了Ni掺杂ZnO样品室温铁磁性的起源。X射线衍射图的Reitveld细化显示了通过Ni掺杂的Zn/O占有比的应变弛豫和收缩的晶格参数的增加。类似地，扫描电子显微镜证实了Ni掺杂使形貌从纳米棒改变为纳米片，表明Ni离子掺入ZnO中。更有趣的是，XANES（X射线吸收近边光谱）测量证实，Ni是纳入ZnO作为Ni 2+。EXAFS（扩展X射线吸收精细结构）分析表明，在ZnO样品中的Zn位附近的结构紊乱随着Ni浓度的增加而激增。拉曼光谱在275 cm-1处显示出额外的缺陷驱动振动模式，仅在Ni掺杂的样品中出现，并且在580 cm-1峰处具有加宽的位移，这表明存在氧空位（VO）相关的缺陷。此外，在光致发光（PL）谱中，我们观察到在524 nm处出现了一个峰值，表明存在单电离的VO+，它可以激活稀磁半导体（DMS）中的束缚磁极化子（BMP）。磁化强度测量表明弱铁磁性在RT，这与增加Ni固结上升。因此，提出Ni离子的作用以及VO+产生的固有交换作用有助于产生BMP，这是Zn_（1-x）Ni_xO（0<x<0.125）体系中RT-FM的原因。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic properties of Hydrogenated Li and Co doped ZnO nanoparticles
研究了氢化对Zn_（0.85）Co_（0.05）Li_（0.10）O纳米颗粒磁性能的影响。结果表明，室温下热处理的样品具有弱的铁磁性，而400 ℃热处理的样品具有强的铁磁性。在这两种情况下，在空气中在400 ° C下重新加热样品将其完全转换回顺磁状态（P）。通过X射线和电子衍射（ED）对样品的表征表明，在室温下氢化的样品中观察到的室温铁磁性是本质上的，而在400 ℃下氢化的样品中观察到的部分是由于钴金属簇。
2006-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Experimental realization of purely excitonic lasing in ZnO microcrystals at room temperature: transition from exciton-exciton to exciton-electron scattering
自从对ZnO薄膜和纳米线的室温激光发射进行了开创性的观察以来，人们已经进行了大量的尝试来详细了解ZnO中的激光发射机制。尽管在过去的几十年里进行了广泛的努力，在室温下的光学增益的起源仍然是一个相当大的讨论的问题。我们发现，ZnO微晶的尺寸为几微米，在室温下表现出纯粹的激子激光，而没有表现出任何症状的电子空穴等离子体发射。然后，我们提出了不同的实验证据，室温激子激光实现激子-激子散射，因为已经普遍认为，但激子-电子散射。当温度低于~150 K时，激光机制由激子-电子散射转变为激子-激子散射。我们还认为，载流子扩散的容易程度在显示室温激子激光中起着重要的作用。
2017-03-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Optical properties and carrier dynamics in Co-doped ZnO nanorods
报道了通过过渡金属掺杂对ZnO纳米棒电子性质的可控修饰。采用化学浴法生长了一系列ZnO纳米棒，在生长溶液中Co含量从0到20原子%变化。光电行为进行了探讨，使用阴极射线发光，时间分辨发光，瞬态吸收光谱，和入射光子到电流转换效率（IPCE）。分析表明，表面缺陷在决定电子行为的关键作用。值得注意的是，共掺杂将纳米棒的光吸收扩展到可见光区域，增加了表面缺陷，缩短了非辐射寿命，同时使辐射寿命恒定。此外，对于1原子%的Co掺杂的ZnO纳米棒的IPCE增强。这些结果表明，掺杂可以可控地调整ZnO纳米棒的功能电子性质的应用。
2020-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Ferromagnetism in Eu doped ZnO
本文报道了注入态Eu掺杂ZnO（ZnO：Eu）的室温铁磁性。为了解决铁磁性的起源ZnO：Eu系统的从头计算进行。结果表明，由于Eu离子在完整ZnO中倾向于反铁磁排列，ZnO的点缺陷导致了铁磁性。
2010-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Using ZnO-CdS composite nanofibers in the photolytic activity under sunlight irradiation
Mustansiriyah University（穆斯塔恩西里亚大学）
本研究通过电纺技术制备ZnO-CdS复合纳米纤维，探讨不同CdS掺杂浓度对光解活性的影响。
2023-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A key to room-temperature ferromagnetism in Fe-doped ZnO: Cu
报道了室温铁磁半导体Zn $_{1-x}$ Fe $_{x}$ O的成功合成。在实现室温铁磁性的本体Zn $_{1-x}$ Fe $_{x}$ O的基本成分被发现是额外的Cu掺杂。在Zn $_{0.94}$ Fe $_{0.05}$ Cu $_{0.01}$ O中获得了高达550 K的转变温度;室温下的饱和磁化强度达到了每Fe $0.75 μ_{\rm B}$的值。在低于$100 $ K时也观察到了大的磁电阻。
2002-08-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Fe implanted ferromagnetic ZnO
通过注入Fe离子，在ZnO单晶中诱导出室温铁磁性。当注入温度为620 K，离子注量为4 × 10^16 cm^-2时，在基质中形成的非常微小的Fe颗粒是铁磁性的主要原因。它们被确定使用同步加速器X射线衍射和穆斯堡尔光谱。另一方面，在253 K的温度和4 × 10^15 cm^-2的离子注量下注入的Fe离子被掺入到基质中，并形成室温稀磁半导体（DMS）。
2005-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Local structure of Fe impurity atoms in ZnO: bulk versus surface
通过研究Fe掺杂的ZnO颗粒和薄膜的各种X射线光谱技术，并补充这与密度泛函理论计算，我们发现，Fe掺杂体ZnO诱导等价（和同构）阳离子取代（Fe 2 + -> Zn 2+）。与此相反，在表面附近的Fe掺杂产生等价和异价取代（Fe 3 + -> Zn 2+）。本文进行的计算表明，最有可能的缺陷结构是Zn与Fe的单或双取代，虽然，如果额外的氧是可用的，那么Fe与间隙氧的取代在能量上甚至更有利。此外，它被发现，铁磁状态是积极不利的，和铁磁有序很可能只能通过形成的第二相（即ZnFe 2 O 4），或共掺杂Cu实现。
2014-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic room temperature ferromagnetism in Co-implanted ZnO
我们报道了在蓝宝石衬底上生长的钴离子注入ZnO薄膜的结构和磁性。X射线衍射和透射电子显微镜揭示了一个（10-10）-取向的六方Co相的存在下，在Al 2 O3蓝宝石衬底，但不是在ZnO薄膜。Co团簇直径约为5-6 nm，在ZnO/Al_2 O_3界面附近形成富Co层。磁化强度测量表明，注入区存在两种不同的磁相。一个来源于Co在Al 2 O3中的团簇，另一个属于均匀的铁磁相，铁磁居里温度远高于室温，可以归因于在ZnO层中的Zn位上的Co替代。我们已经观察到在Co L2，3和O K边缘在室温下的磁二向色性，以及在X射线吸收光谱中的多重态结构的Co L3边缘周围，支持所观察到的铁磁性的内在本质Co注入ZnO薄膜。在高自旋态下，每个Co原子的磁矩约为2.81个Bohr磁子，这与理论预期的3个Bohr磁子非常接近.
2008-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Na doping on photoluminescence and laser stimulated nonlinear T optical features of ZnO nanostructures
本工作对Na：ZnO薄膜（Na：ZnO）的非线性光学特性进行了实验研究。示出了使用外部激光束操作非线性光学特征的主要可能性。采用喷雾热分解法在400 ℃左右制备了Na：ZnO薄膜。X射线衍射（XRD）分析表明，薄膜为多晶，主峰位于（0 0 2）晶面。尽管Na和Zn的离子半径不同，但未观察到XRD峰的角度偏移，而峰强度有显著变化。由于禁带能隙中存在本征缺陷态，光致发光（PL）谱中出现了位于紫色、蓝色和绿色区域的三个发光中心。实验结果表明，掺Na 15%的Zn：O晶体在外部相干光激发下，出现了二次谐波和三次谐波的极大值，这与纯ZnO晶体的二次谐波极大值有很大不同。这项工作的主要创新是改变非线性光学极化率的可能性，不同的Na掺杂浓度和相干激光处理，与以前的作品中，这些参数还没有被探索。
2020-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical Property Study of Charge Compensated (Si, Na) Co-doped ZnO
ZnO与Na+和Si 4+以2：1的比例共掺杂。有意地选择该比率，使得掺杂剂的净价态理论上与主体的净价态匹配。这是为了避免对由掺杂剂的阳离子价态引起的氧空位/空位的量的依赖性。通过这种组合，结构和光学性质的改变不取决于掺杂剂电荷状态的过量或不足。对于较低的掺杂，Na+离子表现为间隙位点，其增强应变、晶格无序并由此产生缺陷。间隙缺陷的形成导致带隙能量的降低并产生橙红色发光。对于更高的掺杂，Na+开始在Zn 2+位点取代，这有助于减少应变和晶格无序，从而增加带隙。尽管存在具有较高电荷的Si 4+，但由于晶格无序，氧空位逐渐增加。
2018-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Core-shell multi-quantum wells in ZnO / ZnMgO nanowires with high optical efficiency at room temperature
基于纳米线的发光器件需要具有高室温光学效率的多量子阱异质结构。我们表明，这样的效率可以通过使用ZnO/Zn（1-x）MgxO核壳量子阱异质结生长的金属有机气相外延。改变势垒Mg浓度从x=0.15到x=0.3导致在多量子阱中形成失配诱导位错。相关的，温度依赖性的光致发光显示，径向井发光强度随温度的升高降低得更快，较低的Mg浓度。事实上，在室温下，x=0.15时，约54%的10 K强度被保留，而x=0.30时，只有2%。这些结果为实现高光学效率的基于磷光体的发光二极管开辟了道路。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical Properties of ZnO-based Quantum Structures
研究了ZnO量子阱的光学性质，该量子阱在利用高密度激子效应的短波长半导体激光器中具有潜在的应用价值。由于采用晶格匹配衬底，在远高于室温的温度下观察到激子的受激发射。本文讨论了ZnO量子阱的受激发射机理
2005-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Nanosized superparamagnetic precipitates in cobalt-doped ZnO
在室温下是否存在长程铁磁有序的半导体仍然是有争议的。一个特别重要的问题是二次磁相的存在，如集群，偏析等。这些往往是乏味的检测，导致矛盾的解释。我们发现，在我们的钴掺杂ZnO薄膜同质外延生长在单晶ZnO衬底的磁性毫不含糊地源于金属钴纳米夹杂物。磁性行为进行了研究，SQUID磁强计，X射线磁性圆二色性，和交流磁化率测量。结果进行了相关的高分辨率X射线衍射，透射电子显微镜和电子光谱成像的基础上详细的微观结构分析。没有发现稀释钴磁矩之间载流子介导的铁磁交换的证据，相反，结合数据提供了明确的证据，表明所观察到的室温铁磁行为源于纳米尺寸的超顺磁性金属钴沉淀。
2008-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and characterization of single phase Mn doped ZnO
采用传统固相烧结法制备了Zn_（1-x）Mn_xO系列样品。确定了掺杂到什么程度才能合成出单相多晶Mn掺杂ZnO样品，这是制备稀磁半导体的前提条件之一，并分析了它的某些其它物理性质。在合成样品中，Mn的比例从1原子%变化到5原子%。然而，仅对于2原子% Mn掺杂的样品改变研磨时间（6、12、24、48和96小时），而对于其它样品（1、3、4和5原子% Mn掺杂），研磨时间保持固定在96小时。室温X射线衍射（XRD）结果表明，Mn掺杂量为3at%时，所有样品均为纤锌矿结构，未发现Mn和/或其氧化物的偏聚; Mn掺杂量为4at%时，样品中除了常见的ZnO峰外，还出现了一个较弱的ZnMn 2 O 4峰，且该杂质峰的强度在Mn掺杂量为5at%时进一步增强。因此，超过3at%掺杂的单相行为被破坏。所有2at%Mn掺杂样品的带隙估计为3.21至3.19 eV，并且通过晶界捕获模型解释了这种低带隙值的原因。室温电阻率测量显示电阻率增加到研磨48小时，并且随着进一步研磨，其饱和。用正电子湮没寿命谱（PAL）技术研究了这些样品的缺陷态。这里，正电子的所有相关寿命参数，即自由湮灭（τ 1）、在缺陷位点处的自由湮灭（τ 2）和平均寿命（τ av）随着研磨时间而增加。
2009-01-07 cond-mat.mtrl-sci
An Experimental and Theoretical Insights into the Dielectric Properties of (Li, Nd) Co-doped ZnO Ceramics
在这项工作中，我们报告的综合效果的施主（Nd）和受主（Li）共掺杂在Zn位的ZnO陶瓷的结构，显微结构和介电性能。结合实验观察与DFT为基础的理论研究，我们已经表明，在实验制造DFT为基础的第一性原理研究可以作为一个很好的指示，有事先定性评估的介电介质。为了实现这一目标，各种Li和Nd共掺杂ZnO陶瓷已通过传统的固相反应路线合成。定量XRD分析揭示了具有空间群P63mc的纤锌矿六方结构ZnO的形成。同时，FESEM显微照片证实了随机排列的大小和形状不均匀的晶粒的形成。我们发现，所研究的组合物的平均粒度分布和密度是两个调谐因素来控制这些化合物的介电性能。虽然介电常数随掺杂量的增加而降低，但最佳组成的Nd0.005Li0.005Zn0.99O的介电常数（1KHz时为2066）略低于纯ZnO，而室温下的介电损耗（1KHz时为0.20）却低于1623K下烧结的纯ZnO。为了理解所研究的陶瓷中的介电弛豫机制，复阻抗谱分析也进行了深入的讨论。该研究为进一步发展超电容陶瓷提供了新的思路，并扩展了目前对陶瓷材料超电容机理的理解。
2020-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrical tuning of spin splitting in Bi-doped ZnO nanowires
采用密度泛函理论计算了外加电场对铋掺杂氧化锌纳米线最低导带态自旋轨道分裂的影响.研究表明，由于ZnO：Bi纳米线对外加电场的非均匀和各向异性响应，通过控制外加电场的强度和方向，可以对Bi掺杂ZnO纳米线的自旋劈裂进行电调谐和增强.这里报道的结果表明，一个单一的ZnO纳米线掺杂低浓度的Bi可以作为一个自旋电子器件，其操作是由所施加的横向电场控制。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Zinc Oxide - From Dilute Magnetic Doping to Spin Transport
在过去的几年里，人们对宽带隙II-VI族半导体ZnO重新产生了兴趣，这是由自旋电子学应用的前景所引发的。首先，铁磁性预测稀磁掺杂。通过对ZnO：Co薄膜的宏观和微观性质的综合研究，没有发现载流子介导的巡游铁磁性。相纯，晶体学上优异的ZnO：Co是均匀顺磁性的。当发生相分离或缺陷形成时，由于纳米尺寸的金属沉淀物而产生超顺磁性。其他化合物如ZnO：（Li，Ni）和ZnO：Cu不显示铁磁性。其次，其小的自旋轨道耦合和相应的大自旋相干长度使得ZnO适合于在自旋电子器件中传输或操纵自旋。从光泵/光探针实验，我们发现在低温下，我们归因于绑定到Al施主的电子的顺序为15 ns的自旋退相时间。在全电磁输运测量中，我们成功地创建和检测了一个自旋极化的电子系综，并将此自旋信息传输到几个纳米。我们得出的自旋寿命为2.6 ns的这些巡回自旋在低温下，对应的结果从电泵/光探测实验。
2013-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and suppression of metallic clusters in Fe implanted ZnO - a phenomenon related to defects?
研究了高真空退火的ZnO（0001）单晶的磁性能和注入Fe后的团簇形成趋势。虽然金属Fe团簇形成被抑制，没有证据的Fe磁矩的相关性观察到的ferromagnetics. The后者随着集群抑制的ZnO主机matrix中的缺陷进行了讨论，因为基板的结晶质量降低，由于通过X-射线衍射观察到的准备。
2009-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of ZnCoO films and nanopowders
ZnCoO是自旋电子学领域研究最多、最有应用前景的半导体材料之一。在这项工作中，我们讨论的光学和电学性能的ZnCoO薄膜和纳米粒子在低温下生长的原子层沉积或微波驱动的水热法。我们报道了掺杂钴淬灭ZnO的可见光致发光（PL）。我们可以观察到一个可见的PL的ZnO只有非常低的Co分数（高达1%）的样品。讨论了ZnCoO的PL猝灭机理。我们还发现，ZnO薄膜与Co掺杂后保持n型导电，表明高电子浓度和钴2+电荷状态可以共存。
2014-01-20 cond-mat.mtrl-sci
