Change in the room temperature magnetic property of ZnO upon Mn doping
本文研究了用溶剂热法制备的Mn掺杂ZnO的室温磁性能的变化。零场冷却（ZFC）和场冷却（FC）的未掺杂ZnO的磁化强度在室温下表现出分岔和磁滞。Mn掺杂后，室温下的磁滞和ZFC-FC磁化的分叉消失。结果似乎表明，未掺杂的ZnO是铁磁性的，而另一方面，Mn掺杂的ZnO是不是一个铁磁性系统。我们观察到，在添加Mn原子的系统显示出反铁磁性与非常巨大的磁矩。
2008-04-15 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Mn doping on the microstructure and optical property of ZnO
采用简单的溶剂热法合成了未掺杂和Mn掺杂的ZnO样品，Mn掺杂量分别为1mol%、2mol%和3mol%。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见光谱（UV-VIS）对样品的结构、化学和光学性质进行了研究。XRD谱表明，所有样品均为六方纤锌矿结构。从XRD图谱计算的Mn掺杂ZnO的晶格参数被发现是略大于未掺杂的ZnO，这表明在ZnO晶格中的Mn的替代。SEM照片显示未掺杂ZnO的晶粒尺寸大于Mn掺杂ZnO的晶粒尺寸，表明Mn掺杂阻碍了晶粒的生长。随着Mn掺杂的增加，本文报道的Mn掺杂范围的光学带隙减小。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Role of Oxygen Adsorption in Nanocrystalline ZnO Interfacial Layers for Polymer-Fullerene Bulk Heterojunction Solar Cells
胶体氧化锌（ZnO）纳米颗粒经常用于有机光致变色领域，用于实现溶液可产生的电子选择性界面层。尽管广泛使用，但缺乏关于颗粒结构特性对器械性能影响的详细研究。在这项工作中，不同的表面积与体积比的ZnO纳米粒子的合成和实施到聚合物-富勒烯体异质结太阳能电池与透气的顶部电极。通过比较封装前后的电特性，发现ZnO层的内表面积在氧气可以渗透太阳能电池的条件下起着至关重要的作用。氧物种在纳米颗粒表面处的吸附导致表面附近的能带弯曲和电子耗尽。这两种效应导致在ZnO/本体异质结界面处形成用于电子注入和提取的势垒，并且在小ZnO纳米晶体（高表面积与体积比）的情况下更明显。在氧的存在下，不同的运输相关的现象进行了详细讨论，即，欧姆损失，表示在串联电阻，以及空间电荷限制电流的发生，有关的聚合物-富勒烯共混物中的电荷积累。由于UV光的吸收可引起吸附的氧物种的解吸，因此电性质也取决于照明条件。随着系统的调查，在不同的空气暴露和光照条件下的太阳能电池的电流与电压特性，以及纯ZnO纳米粒子层的光电导性的研究的帮助下，我们获得详细的了解ZnO纳米粒子表面的有机太阳能电池的功能的作用。
2019-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Stabilization Mechanism of ZnO nanoparticles by Fe doping
基于第一性原理计算，阐明了Fe掺杂ZnO纳米粒子的低溶解度和低毒性。纳米颗粒中可能存在的各种ZnO表面都进行了替代性Fe掺杂。我们发现，铁稳定极性不稳定的表面，而非极性表面，即（1010）和（1120），保持完整。极性表面可以通过Fe 2 +-Fe 3+对辅助的电荷转移间接稳定，这降低了表面极性，因此降低了在极性溶剂中的溶解度。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Role of Doping Ratio on The Sensing Properties of ZnO:SnO2 Thin Films
采用喷雾热分解法在玻璃和单晶硅衬底上制备了ZnO：SnO 2薄膜，用X射线衍射仪和原子力显微镜对薄膜的结构和形貌进行了分析。在不存在和暴露于NO2气体的情况下，通过电阻测量提供气敏测量。结果表明，掺杂氧化锡后，灵敏度有很好的提高。在掺杂比为9%、工作温度为200 ℃时获得最大灵敏度。
2018-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ag doping on structural, optical, and photocatalytic properties of ZnO nanoparticles
在$400\,^{\circ}\mathrm{C}$上，采用一种基于短时间固相研磨和煅烧前驱体粉末的简单快速的方法成功制备了Ag掺杂ZnO纳米粒子。采用X射线衍射（XRD）、紫外-可见分光光度计和光致发光（PL）光谱研究了Ag稀掺杂对ZnO纳米粒子的结构、光学和光催化性能的影响。X射线衍射分析表明，Ag掺杂ZnO以六方纤锌矿结构固化。在PL测试中，随着银掺杂量的增加，深能级发射强度降低。X射线光电子能谱学（XPS）分析表明，Ag主要以金属态存在，ZnO主要以纤锌矿结构存在。这种金属状态伴随着独特的氧化锌性能脱色甲基紫，有效。第一性原理计算表明Ag在ZnO中的深能级具有n型行为，而在具有晶界的ZnO结构中，通过浅态的p型性质占主导地位，与本工作中研究的粉末样品相同。研究结果表明，银掺杂ZnO纳米粒子在光电子学、自旋电子学和废水处理等领域具有良好的应用前景。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Doping-induced spin-orbit splitting in Bi-doped ZnO nanowires
我们的预测，密度泛函计算的基础上，揭示了表面掺杂的ZnO纳米线与Bi导致的线性在$k$分裂的导带状态，通过自旋轨道相互作用，由于在掺杂剂的存在下的对称性降低。这一发现意味着Bi掺杂ZnO纳米线中传导电子的自旋极化可以通过施加电场（而不是磁场）来控制，使其成为自旋轨道电子应用的候选材料。我们的研究结果还表明，自旋分裂的程度可以通过调节掺杂浓度来调节。缺陷计算和从头算分子动力学模拟表明，在合理的热力学条件下，可以实现表现出上述线性$k$分裂的稳定掺杂构型.
2017-06-01 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
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
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
Nanocrystalline Al-Mg with extreme strength due to grain boundary doping
纳米晶Al-Mg合金用于隔离晶界掺杂对纳米结构金属强度的影响。在机械研磨过程中加入Mg，然后进行低同源温度退火处理以诱导偏析而不发生晶粒生长。纳米晶Al-7原子%在200 °C下退火1小时的Mg是制造的最强合金，硬度为4.56 GPa或纯纳米晶Al的约三倍。微柱压缩实验表明屈服强度为865 MPa，比强度为329 kN m/kg，使其成为迄今报道的最强轻质金属之一。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall 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
Synergistic doping of the grain interior and grain boundary alters deformation mechanisms and enables extreme strength in nanocrystalline Ni-Cr-Y alloys
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；Stony Brook University（石溪大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
通过调控晶粒和晶界化学成分，研究晶粒内和晶界掺杂协同作用对纳米晶Ni-Cr-Y合金变形机制和强度的影响，发现Y元素在晶界富集可增强晶界强化，而Cr元素在晶粒内形成固溶体增强晶格，二者协同作用使合金硬度达到11.0GPa。
2026-08-19 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
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
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
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
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
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
Probing defects in chemically synthesized ZnO nanostrucures by Positron Annihilation and Photoluminescence Spectroscopy
本文介绍了化学合成的ZnO纳米粒子的各种尺寸的本征缺陷的结构排列的大小引起的变化。常规的X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）已被用来确定纳米ZnO样品的形状和尺寸。利用正电子湮没谱的详细研究揭示了锌空位的存在。而光致发光分析结果预测了带电氧空位的特征。尺寸引起的正电子参数以及光致发光性质的变化，已显示出对比或非单调的趋势，因为尺寸从4 nm到85 nm变化。与单电荷氧空位占优势的较大纳米结构相比，低于临界尺寸（~ 23 nm）的小球形颗粒由于双电荷氧空位的较高占据而接收更多的正表面电荷。这种电子变化被认为引发了另一种有趣的现象，被描述为纳米颗粒内的正电子限制。最后，基于所有的结果，在本样品中的本征缺陷的结构排列的模型已被调和。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Radiation stability of nanocomposite scintillators
本研究系统评估了ZnO:Ga和YSO:Ce纳米复合闪烁体在电子、X射线和γ射线下的辐射稳定性，发现低剂量下存在亮燃效应，损伤源于聚苯乙烯基质自由基，且随ZnO:Ga填充量增加而减轻。
2025-08-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Vanadium substitution: a simple and efficient way to improve UV sensing in ZnO
纯ZnO的紫外敏感是由于氧从ZnO表面的吸附/脱附过程。钒掺杂提高了ZnO的紫外灵敏度。掺杂ZnO的紫外灵敏度的增强归因于V4+和V5+相关缺陷态的电子捕获和释放。在V4+状态下的额外电子在UV照射下被激发，而在没有相同的情况下，在V5+状态下发生捕获。通过对响应现象的分析研究，获得了对该机制的深入了解。
2017-10-16 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
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
Numerical Simulation of Cs2AgBiBr6-based Perovskite Solar Cell with ZnO Nanorod and P3HT as the Charge Transport Layers
我们对无毒、无铅的钙钛矿太阳能电池（PSC）进行了模拟研究，其中Cs2 AgBiBr 6、P3 HT、ZnO纳米棒和C分别用作吸收层、空穴传输层、电子输运层和背接触。当吸收层厚度为600 nm时，器件的最大功率转换效率为4.48%.当P3 HT和ZnO纳米棒的电子亲合势分别设定为3.3 eV和4.6 eV时，PSC最佳地操作。此外，在选择合适的掺杂剂和掺杂水平时，应权衡P3 HT的空穴迁移率和受主浓度。此外，最佳的背接触功函数和吸收体缺陷密度分别为5.2 eV和1 E15 cm-3。我们还观察到辐射复合率和不同的电荷传输层对器件性能的影响。总的来说，这项研究的模拟结果将提供有见地的指导制造一个环境友好的PSC。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Multicomponent Grain Boundary Segregation Dilute-Limit Model and Its Effect on Nanocrystalline Stability
Ioffe Institute（Ioffe研究所）
本文推导了稀极限下任意数量溶质的光谱偏析模型，证明多组分偏析可显著扩展热力学稳定的纳米晶合金范围，抑制晶粒长大和相分离。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Ni Doping on the Structural, Morphological, Optical, and Electrical Properties of Nanocrystalline Cd1-xMnxS Thin Films
Dibrugarh University（迪布鲁加尔大学）
研究镍掺杂对Cd₁₋ₓMnₓS薄膜结构、形貌、光学和电学性质的影响，发现掺杂能调节其性能，适用于薄膜太阳能电池等光电子器件。
2026-09-18 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
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
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
Towards the insulator-to-metal transition at the surface of ion-gated nanocrystalline diamond films
空穴掺杂可以通过硼替代或场效应晶体管中的载流子积累来控制金刚石的导电性。在这项工作中，我们结合这两种方法来研究绝缘体到金属的过渡在纳米金刚石薄膜的表面。有限的硼掺杂强烈地增加了相对于本征金刚石可以静电诱导的最大空穴密度。离子门推动膜表面的电导率远离可变范围跳跃制度，并进入量子临界制度。然而，由于不可忽略的表面粗糙度，和额外的散射中心的离子门的引入，强大的内在表面无序的组合，防止表面积累层达到金属制度。
2020-07-06 cond-mat.mes-hall 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
Study of the Negative Magneto-Resistance of Single Proton-Implanted Lithium-Doped ZnO Microwires
研究了单次质子注入ZnO和Li（7%）掺杂ZnO微丝的磁输运性质。所生长的微丝是高度绝缘的，没有磁性。质子注入后，Li（7%）掺杂ZnO微丝在150 K以上出现非单调的负磁阻（MR）行为。这与质子注入ZnO在50 K以下观察到的单调NMR相反。所观察到的导线的传输特性的差异是有关的质子注入和Li掺杂在近表面区域产生的稳定的Zn空位的量。电阻的磁场依赖性可以通过质子注入后在导线中形成磁性/非磁性异质结构来解释。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Space Charge Transfer in Hybrid Inorganic/Organic Systems
我们讨论了混合无机/有机系统（HIOS）的密度泛函理论计算，明确包括掺杂（即费米能级的位置）和空间电荷层的形成的全球影响。以四氰基醌二甲烷（F_4TCNQ）在ZnO（000 $\bar{1}$）表面的吸附为例，我们发现吸附能和电子转移强烈依赖于ZnO的掺杂.相关的功函数变化很大，空间电荷层的形成是主要的驱动力。突出的掺杂效应预计是相当普遍的电荷转移界面在HIOS和重要的器件设计。
2013-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Metal-Insulator Transition in Ga doped ZnO via Controlled Thickness
本文报道了用脉冲激光沉积技术生长的Ga掺杂ZnO（Ga：ZnO）薄膜的厚度依赖性金属绝缘体转变。从电输运测量中，我们发现，虽然最薄的膜表现出0.05 $Ω$ -cm的电阻率，位于绝缘区，但最厚的膜具有$6.6\times10^{-4}Ω$ -cm的电阻率，这表明金属型导电。我们的分析表明，Mott的可变范围跳跃（VRH）模型控制的绝缘行为在较薄的Ga：ZnO，而二维弱局域化现象是适当的，以解释电子输运在较厚的Ga：ZnO。磁电阻研究进一步证实了在6 nm薄膜中存在强局域化，而在20 nm及以上厚的薄膜中观察到弱局域化。从密度泛函计算，它被发现，由于表面重构和Ga掺杂，强烈的晶体无序设置在非常薄的薄膜中引入局域态，从而限制了施主电子迁移率。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Photoinduced reduction of surface states in Fe:ZnO
已知过渡金属掺杂增加光催化活性ZnO对可见光的光敏性。我们报告的电子结构的纳米晶体Fe：ZnO，这是最近被证明是一种有效的光催化剂。ZnO的光活性将纳米晶体材料的表面区域中的Fe从3+还原为2+。观察到对应于低自旋Fe 2+的电子态，并将其归因于表面的晶场修饰。这些状态对于可见光的光催化敏感性是重要的，这是由于它们在ZnO带隙中的深位置。X-射线吸收和X-射线光电子能谱表明，Fe仅在浓度高达3%时均匀分布。增加的浓度不会导致表面区域中Fe离子的浓度更高。这是限制ZnO的光催化功能的关键因素，其中Fe掺杂的最有效掺杂浓度已被证明是2-4%。使用共振光电子能谱，我们确定的Fe 3d状态的位置与灵敏度的Fe离子的电荷状态，即使是多价和多配位的Fe。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.chem-ph
Valency Configuration of Transition Metal Impurities in ZnO
采用自相互作用修正的局域自旋密度近似方法研究了n型和p型ZnO中过渡金属（TM = Mn，Co）杂质的基态价态结构.我们发现，在纯Zn 1-xTMxO，本地化的TM 2+配置是积极的本地自旋密度（LSD）图片的巡回d-电子配置的青睐。我们的计算进一步表明，（+/0）施主能级位于ZnO的间隙。因此，对于n型条件，费米能eF接近导带最小值，TM保持在2+电荷状态，而对于p型条件，eF接近价带最大值，3+电荷状态在能量上是优选的。在后一种情况下，这里通过与N共掺杂来建模，额外的离域d电子电荷转移到价带顶部的整个状态中，并且空穴载流子将仅在N浓度超过TM杂质浓度时存在。
2006-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of self-powered photodetector materials based on Ni-doped ZnO/p-Si heterojunctions
本文通过喷雾热解制备Ni掺杂ZnO/p-Si异质结材料，发现Ni掺杂可减小纳米结构尺寸、提升光响应速度，为优化ZnO基自供电光电探测器性能提供了参考。
2025-09-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Effect of metal dopant on structural and magnetic properties of ZnO nanoparticles
采用共沉淀法合成了Zn_（1-x）R_xO（R = Li，Mg，Cr，Mn，Fe和Cd），R离子的质量分数为3%。通过对样品的相组成、晶体结构、形貌、密度泛函理论（DFT）和磁性能的研究，探讨了R离子部分取代Zn 2+对样品磁性能的影响。X射线衍射分析表明，R掺杂对ZnO的晶格参数影响不大，掺杂后样品的结晶度提高。我们的研究结果表明，引入Cr，Mn和Fe以及Mg到ZnO诱导一个明确的磁矩没有任何明显的扭曲的结构形态。掺杂剂原子的空间配置是由第一性原理计算确定的，从而更好地理解负责磁性的掺杂剂原子的位置。计算得到Cr、Mn和Fe的磁矩分别为3.67、5.0和4.33 μB/掺杂原子，与实验值一致。虽然Cr和Fe倾向于形成团簇，但Mn更倾向于在系统内保持均匀分布，避免团簇衍生的磁性。
2021-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-DMS related ferromagnetism in transition metal doped zinc oxide
我们回顾了最近的努力，使一个传统的半导体，即ZnO，铁磁性的过渡金属离子掺杂的手段陷阱。由于这些元素的溶解度相当低，在低温处理时形成第二相和产生缺陷会导致不希望的磁效应。其中，离子注入是一种掺杂方法，非常适合研究这些效应。通过主要集中在Fe，Co或Ni注入ZnO单晶，我们表明，有多种来源的铁磁性在这种材料中，很容易混淆的铁磁稀磁半导体（DMS）的形成。我们将集中讨论金属和氧化物沉淀物及其鉴别的困难。
2009-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Reducing Heat Treatment on the Structural and the Magnetic Properties of Mn:ZnO Ceramics
Mn标称浓度为6、11、17和22原子%的多晶块状Mn：ZnO陶瓷通过固相反应方法制备，并在还原气氛（Ar（95%）和H2（5%））中进行热处理。样品进行了研究，特别强调其成分，结构和磁性。详细的微观结构和化学分析证实了锰掺杂的纤锌矿ZnO结构，主要是在ZnO晶粒的表面。对于具有较高Mn含量的样品，第二相ZnMn2O4和Mn 1-xZnxO（Zn掺杂MnO）分别检测到的制备和热处理的样品。在热处理下的第二相的结构变化，从ZnMn2O4到Mn1-xZnxO，证实了热处理的有效性，以减少金属离子的价态和在形成的氧空位进入系统。尽管诱导的缺陷，磁性分析目前只有一个顺磁性行为与反铁磁耦合之间的Mn离子。在束缚磁极化子理论的背景下，得出的结论是，氧空位是不必要的缺陷，以促进所需的铁磁秩序在室温下。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Copper Doped Zinc Oxide Nanocrystalline Thin Film: Growth, Characterization, Effect of annealing on Photocatalytic activity and electrical properties of irradiated film
金属氧化物作为光催化剂的性能检测问题正受到国际上的广泛关注。所研究的氧化锌被认为是最常用的半导体之一，由于其直接带隙为3.37 eV，在室温下具有60 meV的大激子结合能。实施铜掺杂的氧化锌的特征配方以获得改进的吸附动力学和氧化锌光催化剂的光催化活性，其能够发展氧化锌纳米颗粒的估计光致发光（PL）光谱，以探索铜掺杂和退火温度对其光学性质的影响。使用溶胶-凝胶旋涂技术，在硼硅酸盐衬底上沉积氧化锌和铜掺杂的氧化锌薄膜，并将所有膜在500 ℃下退火5小时。用分光光度计在300- 800 nm波长范围内研究了薄膜的光学性质，并对氧化锌薄膜的结构进行了研究和报道，还研究了铜的掺杂浓度对薄膜光学性质的影响。以孔雀石绿（MG）为模型有机污染物，考察了纯氧化锌和铜掺杂氧化锌的光催化性能。主要地，这些膜在可见光区域中表现出良好的透明性。观察到当掺杂浓度增加时，透射率也增加。照射不同时间。
2018-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fe dopant in ZnO: 2+ vs 3+ valency and ion-carrier s,p-d exchange interaction
II-VI族半导体中过渡金属离子的掺杂剂表现出天然的2+价态。尽管如此，以前报道了ZnO中的3+或混合3+/2+价的铁离子。到目前为止，已经提出了几种相互矛盾的机制来解释这一事实。在这里，我们分析了铁价在ZnO的补充理论和实验研究。广义梯度近似（GGA+U）的计算表明，Fe离子是一个相对较浅的施主。在理想的ZnO中，其稳定电荷态为Fe ~（2+），而在实际样品中，（+/0）跃迁能级的高能量增强了Fe ~（2+）对Fe ~（3+）的补偿作用。利用电子顺磁共振、磁力计、电导率、激子磁圆二色性和磁光致发光等实验方法，我们证实了多晶（Zn，在Fe施主电离能为0.25 +/-的情况下，我们预测了掺杂Fe后n型电导率的增加0.02 eV与理论考虑的结果一致。此外，我们的磁光测量证实了计算的非零s，p-d交换带载流子之间的相互作用和本地化的磁矩的Fe 3+离子在ZnO中，是迄今为止一个悬而未决的问题。
2016-12-02 cond-mat.mtrl-sci
