Room-temperature stimulated emission from ZnO multiple quantum wells grown on lattice-matched substrates
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。本章讨论了ZnO量子阱的受激发射机理。
2004-12-11 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
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
Electronic structure and magnetism of transition metal doped Zn12O12 clusters: Role of defects
采用量子化学从头算方法，在广义梯度近似+ Hubbard U（GGA+U）方法的框架下，对ZnO团簇的能量和磁性进行了全面的研究.我们的结果在GGA+U的所有3D掺杂剂，除钛表明，反铁磁相互作用占主导地位的中性，无缺陷的集群。形成能的计算，以确定在ZnO团簇中的稳定的缺陷。我们详细分析了这些缺陷的作用，以稳定铁磁性时，集群掺杂Mn，Fe和Co。我们的计算表明，在带电缺陷的存在下，过渡金属原子驻留在集群的表面可能有一个不寻常的氧化态，这起着重要的作用，使集群铁磁性。还分析了不含TM掺杂的ZnO团簇中的缺陷诱导磁性。ZnO簇上的这些结果可能在缺陷的纳米工程中具有显着的贡献，以实现自旋电子学应用所需的铁磁性能。
2010-12-02 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Cooperative ordering of superparamagnetic ZnO nanograins
在本文中，我们试图了解ZnO纳米颗粒的磁性的确切性质。高温退火样品的磁滞和矫顽场的冷却场的依赖性，观察到合作的磁相关性和团聚的纳米晶粒内的有序。用修正的Weiss-Brillouin模型拟合了高温退火样品的感应内磁场沿外场方向的增加，表明超顺磁性晶粒间存在长程相互作用。我们提出了一个简单的想法，解释了由于磁通封闭的情况下，涡流状态的磁化强度降低。
2010-10-12 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
The structural, magnetic and optical properties of TMn@(ZnO)42 (TM = Fe, Co and Ni) hetero-nanostructure
磁性过渡金属氧化物纳米颗粒由于其广泛的应用而引起人们极大的兴趣，从磁共振成像中的医学传感器到光催化。虽然已经报道了一些关于TM@氧化物小团簇的研究，但对TMn@（ZnO）42的物理电子性质的理解还远远不够。本文采用密度泛函理论研究了TMn@（ZnO）42（TM = Fe，Co，Ni）异质纳米结构的电子、磁性和光学性质。结果表明，Fe 13 @（ZnO）42、Co 15 @（ZnO）42和Ni 15 @（ZnO）42是最稳定的核壳结构。此外，还预测了TMn @ ZnO 42异质纳米结构中Fe、Co和Ni的磁矩和磁性的变化主要源于核TM-3d轨道和壳O-2 p轨道的有效杂化，并研究了Fe 15 @（ZnO）42的磁矩反转.最后，通过计算研究的光学性质表明，与（ZnO）48的情况相比，在吸收光谱中的红移现象。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
The magnetism of wurtzite CoO nanoclusters
采用密度泛函理论和蒙特卡罗模拟相结合的方法，研究了纤锌矿型CoO纳米团簇表面未补偿自旋导致的Co掺杂ZnO的室温铁磁性的可能性.我们发现，从比热中提取的临界温度随着团簇尺寸的减小而系统地下降，而与特定的团簇形状无关。此外，以缺失磁性位点的形式存在的缺陷进一步降低了$T_\mathrm{C}$。这表明，即使是亚稳分解相也不可能维持ZnO：Co中的室温铁磁性。
2009-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of ferromagnetism in Mn- and Co-doped ZnO
在Mn和Co掺杂ZnO的铁磁性的理论预测之后，一些工作者报道了这些材料的薄膜和大块样品中的铁磁性。虽然有些人观察到室温铁磁性，但其他人在低温下发现磁化。然而，一些报道对Mn和Co掺杂的ZnO的磁性产生了相当大的怀疑。为了最终确定Mn和Co掺杂ZnO的性质，已通过乙酸盐固溶体的低温分解制备了掺杂浓度为6%和2%的样品。通过X射线衍射、EDAX和光谱方法对样品进行了表征，以确保掺杂剂是替代性的。所有Mn和Co掺杂的ZnO样品（在400摄氏度和500摄氏度下制备）都没有显示出铁磁性。相反，它们的磁性最好用居里-外斯型行为来描述。这些材料似乎不太可能用于自旋电子学，除非通过某种方式引入额外的载流子。
2004-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of ferromagnetism upon thermal annealing in pure ZnO
我们在这里报告增强纯ZnO的铁磁性热退火后的铁磁性转变温度Tc高于室温。我们观察到一个有限的矫顽场高达300 K和有限的热释磁磁化高达340 K的退火样品。我们提出在阴离子空位团簇上可以形成磁矩。铁磁性可以发生由于通过孤立的F+中心的空位簇之间的超交换，或通过有限的电子离域空位簇之间。孤立的空位簇或孤立的F+中心产生强的顺磁性的行为低于10 K。
2007-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism of the diluted magnetic semiconductor Fe-doped ZnO nano-particles
利用X射线光电子能谱（XPS）、共振光电子能谱（RPES）、X射线吸收谱（XAS）和X射线磁圆二色性（XMCD）研究了Zn $_{0.9}$ Fe $_{0.1}$ O纳米粒子的电子结构。从实验和团簇模型计算结果中，我们发现Fe原子主要以Fe $^{3+}$离子态存在，并含有少量的Fe $^{2+}$，在纳米颗粒的表面区域Fe $^{3+}$离子占主导地位.结果表明，Zn $_{0.9}$ Fe $_{0.1}$ O纳米粒子的室温铁磁性主要来源于在$\sim$ 2-3 nm的XMCD探测深度范围内占据两组非等效位置的不等量Fe $^{3+}$离子之间的反铁磁耦合.
2009-04-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic Behavior of High Purity ZnO nanoparticles
采用化学法在水溶液中低温制备了具有纤锌矿结构的ZnO纳米粒子。纳米颗粒在约10至30 nm的范围内。从2K到室温及更高温度观察到铁磁性质。测定了磁化强度与温度、M（T）和等温测量M（H）的关系。矫顽场清楚地显示出室温以上的铁磁性。化学合成、与氧空位有关的体相结构缺陷是影响磁行为的主要因素。PACS编号：61.46.Hk纳米晶体，75.50.Pp磁性半导体，81.05.Dz II-VI半导体
2010-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanostructured Zinc Oxide as a Prospective Room Temperature Thermoelectric Material
采用高能行星式球磨机球磨10小时制备纳米氧化锌。用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FE-SEM）对样品的相纯度和均匀性进行了表征。所有的衍射峰均归属于六方对称的六方相ZnO（空间群P63 mc）。观察到平均微晶尺寸为20 nm。在室温下，与体积值相比，热导率（κ）有约50倍的显著抑制。这暗示了纳米ZnO作为一种有前景的室温热电材料的可能性。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structures and magnetic properties of ZnO nanoislands
采用第一性原理计算，系统地研究了单层和双层厚度的二维三角形类石墨ZnO纳米岛的原子结构和电子性质.我们发现，单层ZnO纳米岛与O终止锯齿形边缘是磁性的基态，与磁性来自O的边缘状态。其他单层和双层ZnO纳米岛具有不同的边缘结构，都是在其基态的双折射。进一步揭示了对于不同的ZnO纳米岛，它们的磁性与它们的尺寸有很大的关系，较大的纳米岛具有较大的磁矩。
2011-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Investigation of Magnetic Domain Structure in Bi0.7Dy0.3FeO3 thin films integrated with ZnO film
本文从宏观上研究了沉积在ZnO上的多铁性Bi_（1-x）Dy_xFeO_3（BDFO）的磁畴结构。在室温下通过饱和磁滞回线和铁电磁滞回线观察磁性。通过在样品和MFM针尖之间施加偏压，使用多模原子力显微镜验证了耦合行为和磁性转变。采用ZnO靶材，在Si p型导电（0.0001 ~ 0005 Ω cm）衬底上，通过介质溅射法制备了300 nm的ZnO薄膜。采用PLD（Pulsed Laser Deposition）技术在Si/ZnO衬底上制备了300 nm的BDFO薄膜。结果表明，室温下，BDFO薄膜与ZnO薄膜结合后呈现铁磁有序与铁电有序共存的特点，且具有明显的耦合效应。BDFO薄膜与ZnO压电薄膜的集成显示了在MEMS应用以及存储器件和强历史依赖系统中的潜力。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Co-doped ZnO films grown by molecular beam epitaxy: magnetic, electrical and microstructural studies
采用等离子体辅助分子束外延（MBE）技术在（0001）蓝宝石衬底上生长了高质量的5%和15% Co掺杂ZnO薄膜，研究了薄膜的结构、光学和磁性。磁力显微镜（MFM）和磁测量与SQUID磁强计显示明确的铁磁行为的薄膜到室温，而他们是反铁磁低于200 K左右。载流子迁移率的温度依赖性，确定使用拉曼线形状分析的光-声子-等离子体激元耦合模式。结果表明，Co原子自旋间的自由电子耦合是铁磁有序化的微观机制。这些结果使我们深入了解分子束外延生长的Zn（1-x）CoxO薄膜中载流子和磁性之间的微妙相互作用。
2011-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographically oriented Co and Ni nanocrystals inside ZnO formed by ion implantation and postannealing
在过去的十年中，过渡金属掺杂的ZnO作为室温稀磁半导体（DMS）的一种途径得到了广泛的研究。然而，ZnO基DMS中所报道的铁磁性的起源仍然值得怀疑。可能的选择是稀磁半导体、旋节分解或第二相。为了澄清这个问题，我们已经进行了一个彻底的表征的结构和磁性的Co和Ni注入ZnO单晶。我们的测量结果表明，钴或镍纳米晶体（NC）的主要贡献的测量铁磁性。已经在注入样品中，Co或Ni NC已经形成，并且它们表现出超顺磁性。Co或Ni NC相对于ZnO基质在晶体学上取向。它们的磁性，例如，各向异性和超顺磁性阻断温度可以通过退火来调节。我们讨论了镶嵌在ZnO中的Ni纳米颗粒的磁各向异性与应变各向异性的关系。
2009-08-04 cond-mat.mtrl-sci
ZnO-Based Polariton Laser Operating at Room Temperature: From Excitonic to Photonic Condensate
激光阈值由增益条件决定，该增益条件已通过使用异质结构和量子限制而逐渐减小。极化激元激光器是这一发展的最终步骤：相干发射是从激子-极化激元凝聚体的自发衰变中获得的，而不需要实现任何增益条件。ZnO以其独特的激子性质成为蓝光/紫外偏振激元激光器件的最佳选择。我们报告了一个新的家庭的完全混合微腔，结合了最优质的ZnO材料（散装基板）和两个介质分布布拉格反射器的制造，表现出大的品质因数（>2500）和拉比分裂（~200毫电子伏）。低阈值极化激元激光实现4和300 K之间的激子分数范围在12%和96%之间。建立了一个突出LO声子辅助弛豫在这种极性半导体中的作用的相图，并证明了极化激元模式之间的显着切换。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Temperature Sensors based on Semiconducting Oxides: An Overview
早期的研究表明，有机和无机半导体材料是最有希望用于温度传感器的材料。在这篇简短的综述中，将重点介绍温度传感器及其在各个领域的应用。此外，我们还研究了纳米ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料的温度敏感特性。为此，采用化学沉淀法制备了ZnO及ZnO-CuO纳米复合材料。还进行了传感材料的扫描电子显微镜和X射线衍射。ZnO和ZnO-CuO的平均晶粒尺寸分别为45和68 nm。使用液压机（MB Instrument，Delhi）在616 MPa的压力下在室温下进行合成粉末的造粒。将该颗粒置于Ag-颗粒-Ag电极配置内用于温度感测。计算了上述半导体氧化物的温度灵敏度。这些材料的电性能决定了这些传感颗粒的半导体性质。此外，还估算了ZnO和ZnO-CuO纳米复合材料的活化能。
2012-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Origin of Ferromagnetism in nitrogen embedded ZnO:N thin films
用脉冲激光沉积法制备的氮嵌入ZnO：N薄膜具有明显的铁磁性。通过二次离子显微光谱和拉曼光谱实验证实了ZnO中含有氮离子，并且这些氮离子可以被认为是ZnO中的缺陷。根据实验结果，提出了一种基于Zn的完全填充d轨道中的一个电子的机制，该机制补偿了氮离子的悬挂键，并导致Zn轨道中的净自旋为1/2。这些半自旋与被缺陷捕获以形成铁磁性的局部电子强烈相关。最后，氮嵌入ZnO：N薄膜的磁性可以用束缚磁极化子模型来描述。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effect of 50 MeV Li3+ irradiation on structural and electrical properties of Mn doped ZnO
本文研究了离子辐照对Zn_（1-x）Mn_xO型体系结构和电学性能的影响及其与缺陷的关系。采用固相反应法合成了Zn_（1-x）Mn_xO（x = 0.02，0.04）样品，并对其进行了50 MeV Li ~（3+）离子辐照。伴随的变化已被探测到的X射线衍射（XRD），温度依赖的电阻率和正电子湮没寿命（PAL）光谱。XRD结果表明，Zn0.98Mn0.02O样品为纤锌矿结构，而Zn0.96Mn0.04O样品除了常见的ZnO峰外，还存在杂质相。离子辐照消除了该杂质峰。发现样品的粒度均匀。对于Zn0.98Mn0.02O，所观察到的室温电阻率（RhoRT）与辐照的急剧下降是一致的XRD峰的半高宽的降低。而对于Zn_（0.96）Mn_（0.04）O，RhoRT随初始注量的增加而减小，但随注量的进一步增加而增大。所有的辐照Zn_（0.98）Mn_（0.02）O样品在低温下的温变电阻率测量中都显示出金属-半导体转变。而辐照后的Zn_（0.96）Mn_（0.04）O样品在整个温度范围内均表现出半导体性质。室温电阻率、XRD和PAL测试结果基本一致。
2011-05-07 cond-mat.mtrl-sci
The switching of bipolar and unipolar magnetostriction in polycrystalline ZnO film
C. V. Raman Global University（C. V. Raman全球大学）；Univ Rennes, ENSCR, CNRS, ISCR (Institut des Sciences Chimiques de Rennes)（雷恩大学，国立高等化学学院，法国国家科学研究中心，雷恩化学科学研究所）；IIT Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）
研究多晶氧化锌薄膜在旋转磁场平面内0至90度时的磁致伸缩特性，发现双极与单极磁致伸缩行为随磁场旋转角度变化，并归因于材料晶体各向异性。
2026-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Monte Carlo simulation of magnetic phase transitions in Mn doped ZnO
采用Monte Carlo方法在伊辛模型下研究了Mn掺杂ZnO半导体的磁性。在不同掺杂浓度和不同载流子浓度下，得到了自发磁化强度、比热和磁化率随温度的变化关系。确定了发生高温转变的Mn浓度和载流子浓度的精确值。一个替代的解释有关的存在和性质的磁性在Mn稀释在ZnO系统的一些争议给出。其他功能也进行了研究。
2011-06-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Spin Pumping from Permalloy into Uncompensated Antiferromagnetic Co doped Zinc Oxide
研究了Co掺杂ZnO和坡莫合金异质结构的静态和动态磁相互作用。高Co掺杂的ZnO在室温下是顺磁性的，在低温下成为未补偿的反铁磁体，即使在没有任何铁磁层的情况下，也显示出窄开的磁滞和垂直交换偏置位移。在低温下，与坡莫合金相结合的交换偏置被发现引起水平以及垂直位移的异质结构的滞后与矫顽场的增加。此外，在室温下的吉尔伯特阻尼参数的增加，发现由多频铁磁共振证明自旋泵。随温度变化的铁磁电阻在接近磁相变的位置出现磁阻尼最大值。这些测量结果也证明了坡莫合金和ZnO中的长程有序Co-O-Co结构的交换偏置相互作用，由于FMR中的探测时间较短，SQUID几乎无法检测到这种相互作用。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Two magnetic regimes in doped ZnO corresponding to a dilute magnetic semiconductor and a dilute magnetic insulator
薄膜的ZnO掺杂磁性离子，Mn和Co，在某些情况下，与Al已制成具有非常宽的范围内的载流子密度。在绝缘和金属薄膜中均观察到铁磁行为，但当载流子密度为中间值时则没有。绝缘膜在低温下表现出可变的范围跳跃，并且由于局部自旋与静态局部态的相互作用而在室温下是铁磁性的。当处于局域态的载流子变得移动时，磁性被淬灭。在金属（简并半导体）的范围内，强大的铁磁性与非常强的磁光信号和室温异常霍尔数据一起重新出现。这证明了导带的极化，并表明当ZnO掺杂到金属区时，它表现为真正的磁性半导体。
2007-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
ZnO, ZnMnO and ZnCoO films grown by atomic layer deposition
尽管许多努力的起源的铁磁（FM）响应在ZnMnO和ZnCoO仍然不清楚。我们的样品的磁性调查，这里没有讨论，表明室温FM响应观察到只有在合金与非均匀的Mn或Co分布。因此，它们的分布的控制是至关重要的解释矛盾的磁性ZnCoO和ZnMnO的报告到目前为止。在本综述中，我们讨论了原子层沉积（ALD）生长方法的优点，使我们能够控制ZnMnO和ZnCoO合金的均匀性。讨论了用原子层沉积法生长的ZnO、ZnMnO和ZnCoO薄膜的性质。
2013-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Polariton condensation phase diagram in wide bandgap planar microcavities: GaN versus ZnO
GAN和ZnO微腔已在图形化硅衬底上生长。由于共同的平台，这些微腔具有相似的光子特性，具有大的品质因数和低的光子无序，这使得确定最佳光斑直径和实现完整的比较相图研究成为可能。在相同的实验条件下对这两种体系进行了研究。利用玻尔兹曼方程进行模拟，很好地再现了实验结果.由于拉比分裂较大，在低温下测量了ZnO微腔中较低的极化激元激光阈值。然而，通过声子辅助极化激元弛豫，LO声子强烈影响阈值。我们观察并讨论了这种效应作为温度和失谐的函数。最后，在室温下，两种微腔中的极化激元激光阈值非常相似。这项研究强调了极化激元弛豫机制和阈值优化的重要性。
2015-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Near room temperature antiferromagnetic ordering with a potential low dimensional magnetism in AlMn$_2$B$_2$
本文报道了AlMn $_2$ B $_2$单晶的自熔法生长和表征。它是一种斜方晶系（空间群Cmmm）的层状材料，具有板状形态。各向异性体磁化强度数据、电输运和$^{11}$ B核磁共振（NMR）数据表明，在313 $\pm$ 2 K处发生了反铁磁（AFM）转变.在磁化强度数据中，也有一个广泛的局部最大值明显高于AFM转变，这可能是低维磁相互作用在AlMn $_2$ B $_2$的签名。
2019-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Single photon emission from ZnO nanoparticles
室温单光子辐射源是光子学和新兴量子技术的重要资源。在这项工作中，我们研究了20 nm氧化锌（ZnO）纳米粒子的缺陷中心的单光子发射。发射器在以640 nm为中心的红色光谱范围内表现出明亮的宽带荧光，具有偏振激发和发射。所研究的发射器显示连续闪烁，然而，漂白可以使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）涂层抑制。此外，氢终止增加了单光子发射体的密度。我们的研究结果将有助于在ZnO量子系统的识别。
2014-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Photo-enhanced magnetization in Fe-doped ZnO nanowires
一个新兴的电子学分支，光自旋电子学，将得到极大的推动，如果磁有序的光控制实现在磁性半导体纳米结构与实际技术兼容。在这里，我们表明，低Fe掺杂的ZnO纳米线的碳热工艺制备的铁磁性增强光照下的温度略低于室温。这种增强与反铁磁超交换Fe $^{3+}$ -Fe $^{3+}$对附近的氧空位V $_{\rm O}$的存在有关。在光照下，V $_{\rm O}$电离为V $_{\rm O}^+$，从而将电子给予来自反铁磁对的接近的Fe $^{3+}$离子。这种光激发的电子跃迁允许Fe $^{3+}$跃迁到Fe $^{2+}$，形成稳定的铁磁双交换对，增加总磁化强度。这里提出的结果表明，一个有效的方法来影响ZnO基纳米结构的磁性能，在高温下的光照射。
2016-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Emission and Excitation Spectra of ZnO:Ga and ZnO:Ga,N Ceramics
研究了单轴热压法制备的ZnO：Ga和ZnO：Ga，N陶瓷的光谱特性。在室温下，ZnO：Ga，N的发光光谱中，3.12eV的边带（激子）占主导地位，而在2.37eV处观察到一个宽的发光带，这可能是由于Zn空位引起的。在加热时，边缘带最大值向较低能量移动，并且带宽增加。外推的边缘带最大值在零温度下的位置，Em（0）= 3.367 +/- 0.005 eV，与薄氧化锌薄膜的数据一致。在3至6.5 eV范围内的发光激发光谱的报告和能量转移到激子和发光中心的机制被认为是。
2010-09-07 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
