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
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
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
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
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
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
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
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
Quantum corrections to conductivity in Si doped ZnO thin films
采用顺序脉冲激光沉积法在蓝宝石衬底上生长了Si浓度为0.4 ~ 10%的掺Si ZnO薄膜。随着Si浓度从~ 0.4%增加到2%，薄膜的电阻率首先从~ 6.6 × 10 -3下降到4.7 × 10 -4 ohm-cm，然后随着Si浓度的进一步增加而增加。薄膜中的电子浓度在3 × 10 ~（19）~ 4 × 10 ~（20）cm ~（-3）范围内，显示出它们的简并性质。然而，温度依赖的电阻率测量在300至4.2 K的范围内显示负的电阻率温度系数（TCR）的0.4，6和10%的Si掺杂的ZnO薄膜在整个测量温度范围内。0.6%、0.9%和2%的Si掺杂的薄膜随着温度的升高表现出从负TCR到正TCR的转变。在低温和0.5 T磁场下发现的薄膜中的负磁阻指向弱局部化作为负TCR的主要贡献者。考虑到无序诱导的弱局域化效应对电导率的量子修正，可以得到所有薄膜随温度变化的电阻率数据的定量拟合。
2013-06-03 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
Reversible Ferromagnetic Switching in Zno:(Co,Mn) Powders
我们在这里报告的ZnO：Mn和ZnO：Co掺杂纳米粒子的磁性。我们已经发现，ZnO：Mn的铁磁性可以打开和关闭连续的低温退火在O2和N2分别，而观察到相反的现象ZnO：Co.这些结果表明，不同的缺陷（大概是n型的ZnO：Co和p型的ZnO：Mn）需要在每种情况下诱导铁磁耦合。我们认为，铁磁性很可能仅限于晶粒表面的一个非常薄的纳米层。这些研究结果揭示并深入了解ZnO掺杂氧化物中发生铁磁性的表面效应的戏剧性相关性。
2007-01-19 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
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
Ferromagnetic interaction between Cu ions in the bulk region of Cu-doped ZnO nanowires
我们研究了铜掺杂氧化锌纳米线的电子结构和磁性，这些纳米线在室温下显示出铁磁性[G。z.邢${et}$ ${al}$.，高级材料{\bf 20}，3521（2008）.]，通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）进行表征。XPS和XAS结果表明，Cu原子处于"Cu $^{3+}$"状态，在体相区（$\sim$ 100 nm）为Cu $^{2+}$的混合物，在表面区（$\sim$ 5 nm）以"Cu $^{3+}$"离子为主，即，表面区域的表面电子结构不同于体区域。从磁场和温度对XMCD强度的依赖关系，我们得出结论：ZnO：Cu纳米线中的铁磁相互作用来自于体区的Cu $^{2+}$和"Cu $^{3+}$"态，并且大部分掺杂的Cu离子可能是反铁磁耦合的，因此它们是磁性惰性的.
2011-10-16 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
Analysis of Raman modes in Mn-doped ZnO nanocrystals
采用共沉淀法合成了Mn掺杂ZnO。X射线衍射（XRD）和光致发光（PL）谱表明Mn离子掺杂到了ZnO的晶格位置。拉曼光谱中202、330和437 cm-1处的模式分别被指定为ZnO基的2 E2（低）、E2（高）-E2（低）和E2（高）模式。在528 cm-1处的模式归因于与Mn相关的局部振动模式。在580 cm-1处的模式应该是ZnO的本征模式，并且被分配给E1纵向光学（LO）。它的加强应导致在激发波长和杂质诱导的散射共振的组合。
2010-09-15 cond-mat.mes-hall 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
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
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
Sign reversal of magnetoresistance and p to n transition in Ni doped ZnO thin film
研究了脉冲激光沉积Ni_（0.07）Zn_（0.93）O薄膜在宽温度范围内的磁电阻和非线性霍尔效应。利用局域磁矩和两带传导过程分别模拟了高、低温下磁电阻的正、负贡献。霍尔电阻的非线性也与双沟道导电模型吻合得很好。已经发现T $\gte 50 K$的负霍尔电压，这意味着主要由电子主导的导电，而T小于50 K的正霍尔电压显示在该材料中空穴主导的导电。磁电阻的符号从负到正的交叉揭示了电荷载流子的自旋极化，从而揭示了Ni掺杂ZnO薄膜用于自旋电子学应用的适用性。
2017-03-11 cond-mat.mtrl-sci
d0 Ferromagnetism in Li-doped ZnO Compounds
近年来，d 0铁磁材料被认为是自旋电子学应用中最有前途的新型材料之一。在这项工作中，我们研究了锂掺杂的ZnO化合物，即Zn 1-xLixO（x=0，0.02，0.04，和0.06）的样品，通过固相反应路线法制备。从使用X射线衍射（XRD）图案的晶体结构的研究中，很明显，所制备的材料已经形成在六方纤锌矿结构的单相中。的XRD图案的细化表明，有非常小的变化后，在ZnO中的Li掺入的晶格参数。发现从XRD图案估计的平均微晶尺寸（SC）在35-50 nm的范围内。通过扫描电子显微镜的显微结构研究揭示了50-70 nm数量级的颗粒的均匀形态。能量色散谱表明，没有不需要的铁磁杂质已经爬到最终制备的样品。利用SQUID磁强计测量了样品的磁化强度（M）随温度（T）的变化，结果表明：未掺杂的ZnO样品具有抗磁性，而Li掺杂的ZnO样品具有室温铁磁性，并且在零场冷却和场冷却的M-T数据之间存在磁不可逆性。从3和300 K下的磁化强度与磁场的测量中，观察到Li掺杂的样品表现出具有超软磁化率（~50 Oe）的铁磁环，并且对于x= 0.02的样品具有0.10 emu/gm的最大饱和磁化强度，其随着Li浓度的增加而减小。
2020-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic ferromagnetism in carbon doped zinc oxide from first-principles studies
采用密度泛函理论，采用广义梯度近似（GGA）和混合泛函（HSE 06）作为交换关联泛函，对ZnO中的替位碳杂质进行了研究.它被发现，非自旋极化的C $_\mathrm{Zn}$杂质是在几乎所有的条件下比C $_\mathrm{O}$杂质，具有$2μ_{\mathrm{B}}$的磁矩更稳定，除了非常O-贫和C-丰富的条件。这解释了在样品制备中的实验困难，以实现$d^{0}$ -铁磁性在C掺杂的ZnO。从GGA计算与大型96原子超晶胞，我们得出结论，两个C $_\mathrm{O}$ -C $_\mathrm{O}$杂质在ZnO铁磁相互作用，但被发现是短程和各向异性，更强的六方$ab$平面内的纤锌矿ZnO比沿c轴。这种层状铁磁性归因于ZnO中C $_{\mathrm{O}}$杂质在费米能级附近的碳杂质带的色散的各向异性。从计算结果中，我们得出，C $_{\mathrm{O}}$浓度在2%和6%之间应该是最佳的，以实现$d^{0}$ -铁磁性在C掺杂的ZnO。
2012-05-25 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
Ferromagnetism in 2p Light Element-Doped II-oxide and III-nitride Semiconductors
本文研究了掺有102 p轻元素的Ⅱ-氧化物和Ⅲ-氮化物半导体作为潜在的稀磁半导体。基于我们的第一性原理计算，氮掺杂的ZnO，碳掺杂的ZnO，和碳掺杂的AlN被预测为铁磁性。这类DMS材料的铁磁性可以归因于类p-d交换的p-p耦合相互作用，这种相互作用是由杂质（类p t_2）和价（p）态之间相似的对称性和波函数引起的。我们还提出了一种共掺杂机制，使用铍和氮作为掺杂剂在ZnO中，以增强铁磁耦合，并增加溶解度和活性。
2007-09-13 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
