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
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
GW electronic structure calculations of Co doped ZnO
最近在掺杂ZnO样品中发现了引起钴的3 $d$内发光的点缺陷\cite{pssb2019}。在这项工作中，我们进一步扩展我们的调查，在Co掺杂ZnO的其他点缺陷。利用密度泛函理论和GW计算方法确定了钴掺杂氧化锌（ZnO）的轨道分辨能带结构。我们发现，主要是O-p和Co-d轨道参与的过程中，并确认附近的钴原子的氧间隙是一个可能的缺陷发生在Co注入ZnO样品。我们还排除了ZnO中的其他共同点缺陷可以负责所观察到的内部3 $d$过渡。最后，我们建议，涉及氧的缺陷配合物可以用来促进钴掺杂ZnO样品的铁磁性。
2019-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning surface metallicity and ferromagnetism by hydrogen adsorption at the polar ZnO(0001) surface
采用密度泛函{ \it ab-initio}方法研究了氢在Zn端ZnO（0001）表面的吸附.研究表明，顶部具有真正H-Zn化学键的H（1x 1）有序覆盖层在能量上是有利的。H覆盖的表面是金属的和自旋极化的，在表面区域具有明显的磁矩。较低的氢覆盖率导致H-Zn键的强化、表面层的钝化和绝缘表面。我们的研究结果解释了氢吸附在这个表面上的实验观察，不仅预测金属-绝缘体转变，但主要提供了一种方法，通过改变表面上的氢密度可逆开关表面磁性。
2009-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shallow carrier traps in hydrothermal ZnO crystals
利用电荷基深能级瞬态谱（Q-DLTS）、光致发光和阴极发光显微分析研究了水热法生长的ZnO晶体中的本征浅陷阱和氢等离子体诱导浅陷阱。生长的ZnO在23 meV处呈现陷阱态，而通过等离子体掺杂产生的H掺杂的ZnO在导带以下22 meV和11 meV处显示两个能级。生长的ZnO显示出预期的束缚激子随温度从7 K增加的热衰减，而我们观察到的H掺杂的ZnO中的激子发射的异常行为，其中其强度随温度的增加在140-300 K的范围内增加。基于大量的光学结果，开发了一个定性模型，解释了Y线结构缺陷，这作为一个电子陷阱的激活能为11 meV，负责的异常温度依赖性的阴极发光的H掺杂ZnO。
2015-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
300 K Ferromagnetic Magnetic Circular Dichroism in Co2+-doped ZnO Activated by Shallow Donors
采用磁性圆二色性（MCD）光谱研究了Co ~（2+）掺杂ZnO薄膜的磁性。一个广泛的300 K铁磁MCD信号之间的1.4和4.0 eV后，通过暴露的顺磁性Co2+：ZnO薄膜锌蒸气引入浅施主态观察。新的亚带隙铁磁MCD强度归因于低能量光电离跃迁起源于铁磁Co 2+：ZnO中的自旋分裂施主杂质带。
2005-07-05 cond-mat.mtrl-sci
A report on the magnetic order of transition-metal $δ$-doped cubic ZnO
本文报道了过渡金属（Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni）$δ$掺杂ZnO的性质的初步研究结果。采用\emph{ab-initio}电子结构计算方法，研究了ZnO的立方岩盐和锌盐结构的磁序。基态磁序强烈依赖于过渡金属原子。
2013-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Real-time measurement of laser induced photoconductivity in sol-gel derived Al doped ZnO thin films
本文研究了Al掺杂浓度为0、3、6和12 at. %的Al浓度通过溶胶-凝胶法在玻璃基板上制备。将沉积的膜在空气中在300、350、400、450和500 °C的不同温度下退火1小时。X射线衍射（XRD）显示高于400 °C退火的膜的纤锌矿晶体结构。随后用准分子（KrF，λ=248 nm）激光束照射薄膜。利用XRD、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和紫外-可见分光光度计研究了薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能的变化。激光辐照过程中电导率的实时测量显示出瞬态或持续的光电导效应。研究了激光能量对光电导的影响。基于所观察到的光致发光（PL）和X射线光电子能谱学（XPS），描述了所观察到的光电导效应。
2014-12-28 cond-mat.mes-hall 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
Attracting shallow donors: Hydrogen passivation in (Al,Ga,In)-doped ZnO
ZnO中的氢间隙和Al_Zn、Ga_Zn、In_Zn的替位都是浅施主，导致ZnO的n型导电。虽然浅施主预计相互排斥，我们表明，通过第一性原理计算，在ZnO这些浅施主杂质吸引，形成一个复杂的，导致施主能级深的带隙。这限制了在氢存在下掺杂（Al，Ga，In）的ZnO的n型导电性。
2012-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature hopping magnetotransport in paramagnetic single crystals of cobalt doped ZnO
长针形单晶Zn 1-xCoxO生长在低温下使用熔盐溶剂技术，高达x=0.10。在低温下的导电过程被确定为莫特可变范围跳跃。原始的和钴掺杂的晶体都清楚地表现出从负到正的磁电阻随着温度降低的交叉。Zn 1-xCoxO单晶的正磁电阻随Co浓度的增加而增加，在低温（2.5K）和高场（>1 T）下可达20%。SQUID磁强计证实，Zn 1-xCoxO晶体主要是顺磁性的性质和磁响应是独立的Co浓度。结果表明，Co掺杂在ZnO单晶中引入了局域电子态和孤立的Co ~（2+）离子，但其磁输运和磁性能是解耦的。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall 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
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
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
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
Al-doped ZnO aligned nanorod arrays significant implications for optic and opto-electronic Applications
我们研究了垂直排列的Al：ZnO纳米棒阵列的光学和光电性能的水热技术在相当低的温度下溅射的Al-ZnO种子层。纳米棒阵列在大面积上沿c轴保持显著的对齐。种子层和纳米棒阵列显示出各种光学带隙。纳米棒阵列的光电性能研究
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Surface magnetization in non-doped ZnO nanostructures
我们采用{ \it ab initio}方法研究了未掺杂ZnO纳米结构的磁性。与许多非杂质半导体中的铁磁性应该由本征点缺陷引起的建议相反，我们表明纳米结构材料中的铁磁性应该由扩展缺陷如表面和晶界介导。这种缺陷会产生离域的自旋极化状态，应该能够保证长距离的磁相互作用。
2009-04-27 cond-mat.mtrl-sci
New Sol-Gel Synthesis of Ordered Nanostructured Doped ZnO Films
报道了一种新的溶胶-凝胶法制备c轴取向的未掺杂和Co、Fe、Mn和V掺杂ZnO薄膜。溶胶由水合乙酸锌前体和二甲基甲酰胺（DMF）溶剂制备。将薄膜旋涂到亲水性蓝宝石衬底上，然后干燥，退火和后退火，产生几乎纯单轴ZnO微晶和高度的长程结构有序。六方微晶的特定取向被证明垂直和平行于衬底表面。钴掺杂导致柱状ZnO纳米晶的形成。钒掺杂薄膜形成尖晶石氧化物ZnAl 2 O 4，这是ZnO与蓝宝石衬底反应的结果。结构，光学和形态表征证明了高品质的薄膜。
2003-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Many-Body electronic structure calculations of Eu doped ZnO
用密度泛函理论和多体$GW$方法计算了铕掺杂氧化锌的形成能和电子结构。在没有晶体缺陷的情况下，我们发现铕- $f$态位于ZnO的带隙中，铕具有2+的形式电荷。另一方面，ZnO中本征缺陷的存在允许带内$f-f$跃迁，否则在铕原子中禁止。这一结果与最近观察到的可见红光区的光致发光[1]相一致。
2016-02-29 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
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
New investigation of the electronic and structural properties of (Mg,Ti)-doped and co-doped ZnO structures: A DFT and DFT+U study
本研究基于DFT与CP2K代码，分析了(Mg,Ti)掺杂与共掺杂ZnO的电子和晶体结构，发现Mg掺杂增加带隙并保持直接半导体特性，Ti掺杂产生间接带隙且共掺杂体系晶格变形极小，是透明电子器件的潜在候选材料。
2025-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
The origin of p-type conduction in (P, N) co-doped ZnO
采用第一性原理计算研究了P单掺杂和（P，N）共掺杂ZnO的晶体结构。结果表明，替代型P缺陷在O位形成深受主能级（PO），在Zn位表现为施主能级（PZn），而间隙型P（Pi）则是两性的。在平衡条件下，这些缺陷对ZnO样品的p型导电性贡献很小，因为当EF低于中间带隙（必要的p型条件）时，PZn的形成能远低于Pi或PO的形成能。锌空位（VZn）和PZn-2 VZn复合物被证明是浅受体，其电离能约为100 meV，但它们很容易被PZn缺陷补偿。在富锌条件下，通过适当的磷、氮源选择，PZn-4 NO复合物的形成能可能低于PZn。此外，中性PZn-3 NO被动缺陷可形成正好在ZnO的价带最大值上方的杂质带，如在早期报道的（Ga，N）或（Zr，N）掺杂的ZnO中。这显著降低了PZn-4 NO络合物的受主能级，并有助于改善ZnO中的p型导电性。
2009-03-28 cond-mat.mtrl-sci
The making of ferromagnetic Fe doped ZnO nano-clusters
本文采用从头算密度泛函方法研究了Fe掺杂ZnO团簇的能量和磁相互作用。结果表明，在适当的条件下，缺陷可以诱导掺杂Fe原子之间的铁磁相互作用，而反铁磁耦合占主导地位的中性无缺陷的集群。计算还揭示了一个不寻常的离子状态的掺杂剂Fe原子驻留在集群的表面，一个功能，这是重要的，使集群铁磁性。
2009-05-08 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
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
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
A search for ferromagnetism in transition-metal-doped piezoelectric ZnO
我们提出了一个计算研究的结果，ZnO中存在的Co和Mn替代杂质。我们工作的目标是确定潜在的铁磁基态内的（Zn，Co）O或（Zn，Mn）O材料系统，也是很好的候选人的压电性。我们发现，与以前的结果相反，强大的铁磁性是不通过取代的Co或Mn的Zn网站上，除非额外的载体（孔）也被纳入。我们提出了一个实用的方案，实现这种$p$型掺杂ZnO。
2003-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of Co doped ZnO from the \textit{GW} perspective
在过渡金属掺杂的ZnO中，掺杂剂3 $d$态相对于主体导带和价带的能量位置在决定长程铁磁性的可能性方面是至关重要的。基于密度泛函理论的Co-3 $d$态在Co掺杂ZnO中的能量位置的估计根据交换相关泛函的选择而显著不同。在这项工作中，我们调查多体$GW$的DFT $+U$和混合DFT基态的顶部上的修正，以提供一个理论基准的准粒子能量在纤锌矿ZnO：Co.两个Single Shot $G_0W_0$以及部分自洽的$GW_0$，其中波函数被固定在DFT水平，但在G中的本征值被迭代，被认为是。少数自旋Co- $t_2$态的预测能量位置比ZnO导带最小值高3.0-3.6 eV，这更接近基于混合DFT的估计。
2013-05-25 cond-mat.mtrl-sci
Solution-processed ZnO as the efficient passivation and electron selective layer of silicon solar cells
在织构化n型c-Si晶片上旋涂溶液处理的本征ZnO和Al掺杂ZnO（ZnO：Al），以取代磷掺杂非晶硅作为Si异质结（SHJ）太阳电池的电子选择性传输层（ESTL）。未掺杂的ZnO除了具有电子选择性输运的作用外，还具有一定的钝化作用。制备了具有不同钝化层（本征a-Si：H、SiOx和未掺杂ZnO）和电子输运层（未掺杂ZnO和ZnO：Al）组合的SHJ太阳电池并进行了比较。在具有a-Si：H/ZnO：Al双层背层结构的SHJ太阳电池上获得了高达18.46%的效率。全溶液处理的非掺杂ZnO/ZnO：Al复合层具有较好的电子选择性输运性能，其转换效率为17.13%。根据太阳电池背面能带图讨论了载流子输运与SHJ太阳电池性能的关系。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Spin polarized transport current in n-type co-doped ZnO thin films measured by Andreev spectroscopy
用点接触Andreev反射法测量了脉冲激光沉积的含1%Al和含2%Mn的ZnO薄膜中输运电流的自旋极化。只有膜与Mn是铁磁性的，并显示自旋极化的传输电流高达55 $\pm$ 0.5%，在4.2 K，在鲜明的对比，测量的无Mn膜的极化是一致的零。我们的研究结果强烈暗示，铁磁性在这些Al掺杂的ZnO薄膜需要Mn的存在下。
2009-12-11 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
First-principles study of CO and OH adsorption on In-doped ZnO surfaces
我们提出了一个第一性原理计算研究的非极性ZnO（10 $\bar{1}$ 0）表面掺杂铟。使用模型ZnO板进行计算。In掺杂剂的位置从深体状层到表面层变化。通过研究缺陷形成能以及表面能对In位置的依赖关系，确定In原子的优先位置在表面。在ZnO的表面上的吸附位点和CO分子和OH-物种的吸附能量被确定在连接到In掺杂。结果发现，OH具有较高的键能比CO的表面。在ZnO的表面的In原子的存在下，有利于CO的吸附，导致在C-O键的伸长和电荷转移到表面。CO和OH吸附的表面上的电子和导电性能的影响进行了评估。我们的结论是，在掺杂ZnO表面应提出一个更高的电子响应CO吸附后。
2018-09-28 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
Enhancing Light Harvesting by Hierarchical Functionally Graded Transparent Conducting Al-doped ZnO Nano- and Mesoarchitectures
提出了一种功能梯度掺铝氧化锌结构，它结合了导电性，可见光透明性和光散射与机械柔性。纳米和介观结构，由一个层次，大表面积，中孔树状结构演变成一个紧凑的层，在室温下合成，是完全兼容的塑料基板。光捕获能力是通过显示作为有源层的低带隙聚合物的光吸收的高达100%的改善来证明的。
2013-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Nearest neighbor exchange in Co- and Mn-doped ZnO
用密度泛函理论计算了ZnO中两个最近邻的替代磁性离子（Co或Mn）之间的磁相互作用，并与已有的实验数据进行了比较.使用本地自旋密度近似，我们发现共存的铁磁和反铁磁耦合的ZnO：Co，与实验相反。对于ZnO：Mn的两个耦合是反铁磁的，但偏离定量测量。这表明有必要更好地解释过渡离子位置处的强电子关联，我们已经通过应用LSDA+U方法完成了这一工作。我们表明，我们必须区分两个不同的最近邻交换积分的两个系统的问题，这都是反铁磁的值之间的-1.0和-2.0 meV的合理协议与实验。
2005-11-02 cond-mat.mtrl-sci
DFT study of rare earth (Tm, Yb, Ce) doped ZnO: structural, optoelectronic and electrical properties
采用基于全势线性缀加平面波轨道（FP-LAPW）方法的密度泛函理论（DFT），在Wien 2K程序中对稀土元素（Tm，Yb，Ce）掺杂的纤锌矿型ZnO进行了比较研究。用PBEsol泛函计算了体系的结构参数，与实验数据吻合较好.用TB-mBJ势确定了其电子（态密度、能带结构）和光学（吸收系数、反射率、折射率）性质。稀土元素掺杂对ZnO的光电性能有显著的影响，其主要原因是4f电子的存在。电子结构分析结果表明，Tm、Yb、Ce的掺杂使ZnO的禁带宽度增大，与实验结果定性一致。在许多情况下，费米能级已经移动到导带，揭示了n型字符。基于半经典玻尔兹曼方程，用BoltzTrap程序计算了电导率。已经观察到，电导率与温度和载流子浓度有直接关系。研究结果为今后Tm、Yb、Ce掺杂ZnO化合物作为集成光电子器件和太阳能电池的研究奠定了基础。
2020-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Depth dependence of the ionization energy of shallow hydrogen states in ZnO and CdS
利用低能μ子研究了ZnO和CdS（0001）晶体中10 nm - 180 nm深度范围内的类氢μ子（Mu）浅态的特性，并利用常规μ SR研究了晶体中的类氢μ子浅态的特性.通过在2.5 keV和30 keV之间调节低能量μ子的能量来调节μ子注入深度。我们发现，浅施主类Mu态的体电离能在100 nm的深度处降低了约10 meV，并在接近表面时继续降低。在约10 nm的深度处，与其体值相比，电离能进一步降低25-30 meV。我们将这种变化归因于靠近表面的能带弯曲引起的电场的存在，并且我们确定了简单的一维模型内的电场的深度分布。
2014-10-17 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
Optical Properties of Manganese Doped Wide Band Gap ZnS and ZnO
ZnMnO层的光学性质在低温下生长的原子层沉积和金属有机气相外延进行了讨论，并比较ZnMnS样品所获得的结果。目前的研究结果表明，在ZnO晶格中的Mn离子的二价。强吸收（开始于约2.1 eV）初步与Mn 2+到3+的光电离有关。ZnMnO发射失活的机制进行了讨论，并解释了假设的Mn2+到3+充电后的过程。
2011-07-26 cond-mat.mtrl-sci
Studies on temperature dependent semiconductor to metal transitions in ZnO thin films sparsely doped with Al
为了详细研究Al掺杂浓度为0.02%至2%的ZnO薄膜的半导体到金属转变（SMT），我们使用顺序脉冲激光沉积在（0001）蓝宝石衬底上生长了这些薄膜。结果发现，在薄膜中的Al浓度单调增加的氧化铝和ZnO的目标在沉积过程中使用的烧蚀时间的比率。使用X射线光电子能谱，它被发现，而大多数的Al原子占据的Zn网站在ZnO晶格中，一小部分的Al也进入存在于薄膜中的晶界。所观察到的SMT温度从~ 270 K降低到~ 50 K，随着Al浓度从0.02%增加到0.25%。在~ 0.5%至2%的Al浓度范围内，这些掺杂的ZnO膜在所有温度下均显示出金属行为，而不经历任何SMT。基于电子的热激活和电子散射由于晶界，离子杂质和声子的理论模型已被开发来解释所观察到的浓度和温度依赖的SMT。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in C or N-doped MgO and ZnO: density-functional study of impurity pairs
结果表明，最近提出的用C或N取代O来产生铁磁性的方法，由于杂质对的形成而被削弱，所得的C2自旋=1的二聚体以及等电子的N2^{2+}在p型MgO中发生反铁磁性相互作用。然而，对于C掺杂的ZnO，我们证明了使用HSE混合泛函的自旋极化的C2 ppπ* 态与主机导带的共振导致长程铁磁相互作用。开壳层杂质分子的磁性被认为是氧化物自旋电子材料中d 0-铁磁性的可能途径。
2010-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the microstructure on the magnetism of Co-doped ZnO thin films
Co-ZnO薄膜的室温铁磁性预测由于其潜在的应用前景而引起了人们的极大兴趣。然而，结果是有争议的，从铁磁性到非铁磁性，导致了关于其起源（第二相，Co团簇或没有）的大辩论。通过仔细研究各种Co-ZnO薄膜的微观结构，我们发现，Co 2+部分取代ZnO纤锌矿基体没有形成Co团簇。令人惊讶的是，薄膜的铁磁性的性质消失的Co含量的增加。此外，我们的研究结果表明，所观察到的铁磁性可能与大量的缺陷-接近界面，并强烈依赖于生长温度-这可能解释了结果的传播。
2006-04-20 cond-mat.mtrl-sci
GaZn-VZn acceptor complex defect in Ga-doped ZnO
复杂缺陷的识别一直是宽禁带氧化物半导体中控制缺陷数量和设计有用性能的物理问题。在这里，我们报告了一个系统的研究（GaZn-VZn）-受主复合缺陷通过锌自扩散Ga掺杂ZnO同位素异质结构，这是构思和精心控制的生长条件下制备。二次离子质谱和变温霍尔效应测试结果表明，高密度的可控（GaZn-VZn）-是Ga掺杂ZnO的主要补偿缺陷。从锌自扩散实验获得的这种复杂的缺陷的结合能（~0.78 eV）以及匹配的电激活能来自随温度变化的电测量（~0.82 eV）。为了进一步验证（GaZn-VZn）-复合物在Ga掺杂ZnO中的补偿效应，通过能量分析和散射过程定量计算了补偿比。同时，根据光致发光光谱推测了其能级结构，并通过时间分辨光致发光测量得到了其寿命。（GaZn-VZn）-复合缺陷能级之间的电子跃迁发射约650 nm的光，寿命为10-20纳秒。这些发现可能会为新的复杂缺陷衍生的光学应用铺平道路。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
p-Type Sb-Doped ZnO Thin Films Prepared with Filtered Vacuum Arc Deposition
采用过滤真空电弧沉积法（FVAD）在未经处理的玻璃样品上制备了掺Sb的ZnO薄膜。电弧阴极是将锑溶于熔融锌中制备的。在0.426 Pa氧气压力下，以200 A电弧电流运行120-240 s进行沉积。膜厚度为330-500 nm。薄膜中Sb的原子浓度约为1.5%，而O/Zn原子浓度比约为0.7。Sb掺入到多晶ZnO基质中由XRD分析得出。通过霍尔效应测量确定薄膜电阻率（0.15-0.3欧姆 * 米）、载流子密度（~10^22米^（-3））和载流子类型。p型薄膜中的载流子迁移率在（10-20）*10^（-4）m^2/V*s范围内。掺杂膜的能隙，从光学透射率测量确定，约为3.39 eV。
2005-02-05 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
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
Ferromagnetism in ZnO co-doped with Mn and N studied by soft x-ray magnetic circular dichroism
利用X射线磁圆二色性谱（XMCD）和共振光电子能谱研究了ZnO：Mn和ZnO：Mn，N薄膜的电子结构。从Mn 2 $p$ $\rightarrow3d$的XMCD结果表明，虽然在ZnO：Mn中观察到仅由顺磁性Mn $^{2+}$离子引起的XMCD信号，但在ZnO：Mn，N中观察到顺磁性、顺磁性和铁磁性Mn $^{2+}$离子共存. ZnO：Mn，N的XMCD信号表明，Mn的局域$^{2+}$基态和Mn的$^{2+}$态与配体空穴杂化共存，表明存在$p$ - $d$交换耦合.在价带谱中，费米能级附近的谱权重被抑制，表明ZnO：Mn，N中磁矩之间的相互作用具有局域化性质。
2011-12-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structure-dependent optical and electrical transport properties of nanostructured Al-doped ZnO
通过对纳米结构Al掺杂ZnO薄膜的结构和形貌的系统变化，详细研究了纳米结构Al掺杂ZnO薄膜的结构-性能关系，特别强调了它们对光学和电学性能的影响。各种结构，从紧凑的多晶薄膜到介孔，分级组织的集群组件，在室温下在不同的氧气压力下生长的脉冲激光沉积。我们调查的结构和形态的功能特性的依赖性，并显示如何可以研究电气和光学性能之间的相关性，以评估能隙，导带有效质量和传输机制。了解这些特性为光伏器件中的特定应用开辟了道路，这些应用需要导电性，透明度和光散射的优化组合。
2012-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Optical and electrical properties of Nd3+doped Na2O-ZnO-TeO2 Material
采用熔体淬冷法制备了掺钕的Na 2 O-ZnO-TeO 2（NZT）玻璃。通过DTA和TG对玻璃体系的玻璃化转变温度在447°C进行确认。红外光谱和X射线衍射分析表明，样品分别为离子型和非晶态。利用吸收光谱估计了光学带隙能量，发现由于掺杂浓度的增加，光学带隙能量从2.63eV减小到1.32eV。随着Nd ~（3+）离子浓度的增加，发射光谱的强度增强。发现玻璃样品的介电常数对于大范围的频率（3 kHz至1 MHz）是恒定的。样品电导率随温度的变化表明了电导率的Arrhenius机制。
2021-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Defect energetics and electronic structures of As-doped p-type ZnO crystals: A first-principles study
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了As掺杂p型ZnO半导体的制备机理.通过计算形成能和电离能，证实AsZn-2 VZn配合物是最有可能的p型掺杂受主。计算了含AsZn-2 VZn缺陷复合物的ZnO块材的电子能带结构和原子投影态密度。在AsZn-2 VZn能带结构中，受主能级为0.12 eV，与实验测得的电离能（0.12 ~ 0.18 eV）一致。在价带峰附近观察到O 2 p、Zn 3d和As 4 s态的杂化。
2013-05-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
