Controlling magnetism in 2D CrI3 by electrostatic doping
二维（2D）材料的原子厚度提供了一个独特的机会，通过静电掺杂来控制材料性能和设计新的功能。静电掺杂已经被证明可以在很宽的范围内调节2D材料的电学和光学性质，以及驱动电子相变。最近发现的原子级薄的磁性绝缘体开辟了电控制磁和具有前所未有的性能的新器件的前景。在这里，我们展示了单层和双层碘化铬的磁性控制静电掺杂使用双栅场效应器件结构。在单层CrI3，掺杂显着修改的饱和磁化强度，矫顽力和居里温度，表现出增强（减弱）磁序与空穴（电子）掺杂。值得注意的是，在双层CrI3掺杂急剧改变层间磁秩序，导致从反铁磁基态在原始形式的铁磁基态以上的临界电子密度的过渡。结果表明，强烈的掺杂依赖的层间交换耦合，这使得在双层CrI3的磁化强度的小的栅极电压的鲁棒切换。
2018-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Surface functionalization enhanced magnetism in SnO_2 nanoparticles and its correlation to photoluminescence properties
在室温下，SnO_2纳米粒子的磁矩高达磁矩0.08 emu/g。十八烷基三氯硅烷（OTS）的表面功能化提高了纳米粒子的饱和磁矩到一个惊人的高值为0.187 emu/g，通过改变纳米粒子表面上的电子构型。表面功能化也抑制了光致发光（PL）峰所产生的氧缺陷约2 eV的，并导致两个近紫外区（2.6 - 3 eV）的峰的强度增加。均匀外磁场下的PL研究丰富了对OTS作用的理解。OTS和外部磁场都通过改变纳米颗粒表面的电子结构，显著地调制了纳米颗粒的发光光谱。详细讨论了SnO 2纳米粒子表面功能化过程中产生的额外自旋及其对所得磁矩和发光性能的影响。
2015-08-31 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
Laser-Doping of Crystalline Silicon Substrates using Doped Silicon Nanoparticles
晶体硅衬底掺杂的溶液处理的硅的激光退火。对于该实验，将高度B掺杂的Si纳米颗粒（NP）的分散体沉积到本征Si上，并使用807.5nm连续激光器进行激光处理。在激光处理期间，颗粒以及表面附近的基底层被熔化，以随后在与基底相同的取向上结晶。通过二次离子质谱研究掺杂分布，发现在整个5μm的分析深度内，B的浓度恒定为2 × 10^18 cm^-3。四点探针测量表明，掺杂样品的有效电导率增加了近两个数量级。绝对掺杂深度估计在8μm到100μm之间。此外，通过使用Si NP对n型c-Si衬底进行激光掺杂来产生pn二极管。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Mn delta-doped cubic GaN: density-functional theory studies
用密度泛函理论计算了12.5%和25%Mn δ掺杂立方GAN的磁性。结果表明，单层δ掺杂和半δ掺杂结构表现出较强的基态半金属铁磁性（HMF），双层δ掺杂结构表现出较强的基态反铁磁性（AFM），自旋翻转能为479.0 meV.δ掺杂结构显示出增强的二维磁性。我们讨论了起源的HMF使用一个简单的晶体场模型。最后，我们讨论了基于Mn掺杂GAN的反铁磁/铁磁异质结。
2009-01-19 cond-mat.mtrl-sci
The unusual magnetism of nanoparticle LaCoO3
合成了LaCoO 3（LCO）块体和纳米粉体，并利用SQUID磁强计和中子衍射研究了它们的磁性和结构特性。大块和大的纳米粒子表现出弱铁磁性（FM）低于T ~ 85 K和交叉从强到弱的反铁磁性（AFM）的相关性附近的晶格参数表示的转变，到~ 40 K。这种交叉不会发生在最小的纳米颗粒中;相反，磁性行为主要是铁磁性的。FM在纳米颗粒中的量取决于Co 3 O 4杂质相的量，这引起LCO晶格上的拉伸应变。一个核心界面模型的介绍，与核心区域表现出的AFM交叉和FM在界面区域附近的表面和杂质相。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio spin dynamics applied to nanoparticles: canted magnetism of a finite Co chain along a Pt(111) surface step edge
为了寻找表面纳米结构的磁性基态，我们将第一性原理绝热自旋动力学推广到完全相对论电子散射的情况。我们的方法依赖于一个受约束的密度泛函理论，其中的自旋矩的方向的演变结果从一个半经典的Landau-Lifshitz方程。应用这种方法研究了沿Pt（111）表面台阶边放置的有限Co链的基态。就基态自旋取向而言，我们得到了与实验非常一致的结果。此外，我们观察到的原子分辨自旋和轨道矩的非共线性。根据磁力定理的计算，我们还演示了对称性的减少如何导致倾斜磁态的存在。
2004-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Anion vacancy driven magnetism in incipient ferroelectric SrTiO3 and KTaO3 nanoparticles
基于我们的分析结果[http：//arxiv.org/abs/1006.3670]，我们预测没有任何磁性离子的初始铁电体的未掺杂纳米颗粒（尺寸<10- 100 nm）甚至在室温下也可以变成铁磁性的，这是由于固有存在自旋S=1的新型磁性缺陷，即氧空位，其中磁性三重态是表面附近（磁性壳层）的基态，而磁性三重态是块体材料（磁性核）中的基态。随机分布的磁自旋（S=1）的考虑表明，初始铁电纳米颗粒的磁性强烈地依赖于尺寸和温度，这是由于它们的介电常数的尺寸和温度依赖性以及与介电常数成比例的有效玻尔半径。考虑了温度-粒子半径坐标系中的相图.特别地，对于小于临界半径的颗粒半径，一旦磁缺陷的浓度超过磁逾渗阈值，铁磁长程序出现在厚度为5 - 50 nm的壳区域中。从平均场论出发，在磁缺陷与热能交换能量相等的条件下，计算了临界半径。对于颗粒半径高于临界值，只有顺磁相是可能的。讨论了窄尺寸分布函数纳米粒子组装中超顺磁态出现的条件。
2010-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Size dependence of the photoinduced magnetism and long-range ordering in Prussian blue analog nanoparticles of rubidium cobalt hexacyanoferrate
采用不同浓度的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）合成了六氰合铁酸铷钴（Rb $_j$ Co $_k$ [Fe（CN）$_6$ ] $_l \cdot n$ H $_2$ O）纳米颗粒，制备了特征直径为3 ~ 13 nm的四批不同颗粒。在5 K下用白光照射时，这些颗粒的磁化强度增加。长程亚铁磁有序温度和矫顽场随纳米颗粒尺寸的变化而变化。在2K下，直径小于约10 nm的颗粒提供居里样磁信号。
2007-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
On the processing of anatase La-doped TiO2 nanopowders: structural phase transition and surface defect engineering
优化与TiO2纳米粒子光催化效率相关的物理和化学性质的努力主要依赖于缺陷工程策略，其中结构和掺杂是最常见的策略。镧系元素的掺杂可以将TiO2的光吸收转换到可见光范围，从而大大提高其光催化效率。在这里，我们表明，在氧气气氛和La掺杂的TiO 2纳米粒子的处理稳定的α相。La的掺入主要发生在纳米颗粒的表面，从而导致与未掺杂的TiO 2相比小的纳米颗粒。尽管有效的La掺杂，能量带隙的减少是由与纳米颗粒尺寸的减少相关的量子限制效应补偿的。然而，La3+离子在纳米颗粒表面上的位置诱导氧空位的局部浓度，这可以增加系统的量子效率，从而导致更高的光催化活性。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Ionic Modulation of Interfacial Magnetism through Electrostatic Doping in Pt/YIG bilayer heterostructure
钇铁石榴石（YIG）的电压调制具有结构紧凑、响应速度快、能量利用率高等优点，具有重要的理论和实际意义，可广泛应用于各种YIG基自旋电子学，如自旋霍尔、自旋泵浦、自旋Seeback效应等。在此，我们对YIG/Pt双层异质结构进行了界面磁性的离子调制，其中Pt的覆盖会显著影响铁磁（FMR）场的位置，从而实现了双层异质结构中磁性的显著增强。YIG（13 nm）/Pt（3 nm）多层异质结构在4.5 V的小偏压下实现了690 Oe的大电压感生FMR场位移。第一性原理理论模拟表明，由于d轨道电子未得到补偿，静电掺杂诱导的Pt 5+离子具有较强的磁有序性。大电压控制铁磁电阻的变化为新型电压可调YIG基自旋电子学奠定了基础。
2018-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetic properties of Ni0.2Cd0.3Fe2.5-xAlxO4 (x = 0.0 - 0.4) ferrite nanoparticles
采用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、直流磁化强度和近边X射线吸收精细结构谱（NEXAFS）研究了Ni0.2Cd0.3Fe2.5-xAlxO 4铁氧体纳米颗粒的结构、磁性和电子结构特性。采用溶胶-凝胶法合成了Ni0.2Cd0.3Fe2.5-xAlxO 4（x = 0.0 - 0.4）铁氧体纳米粒子。XRD和TEM测试表明，所有样品均为单相立方结构，具有纳米晶行为。从XRD和TEM分析，观察到颗粒尺寸随着Al掺杂而增加。直流磁化测量推断，磁矩降低，而阻塞温度增加，在Al掺杂。观察到磁矩随着Al掺杂而减小，这可能是由于Al离子的掺杂稀释了亚晶格。室温下的NEXAFS测量表明Fe以混合价态存在。
2009-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Doping of Si nanoparticles: the effect of oxidation
采用第一性原理密度泛函方法研究了硼和磷在氧化的自支撑硅纳米颗粒中的优先位置。计算的形成能表明，P应该偏聚在硅芯上，而B在Si和SiO_2区是同样稳定的。因此，我们的模型表明，在与H-终止表面的纳米晶体相比，氧化硅纳米颗粒中的磷掺入的效率可以通过热退火来提高。
2012-07-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature and field evolution of site-dependent magnetism in $ε$-Fe$_2$O$_3$ nanoparticles
8 nm的ε-Fe 2 O3纳米颗粒表现出在150 K开始的自旋重取向转变，这是这种独特的氧化铁多晶型物的标志。我们发现，从高温到低温的磁结构的变化已被抑制约50 K。在自旋重取向温度下，在中等场强（0.25 - 1.5 T）的四面体网站的场依赖性响应的变化表明，集体四面体畸变发生的八面体网站调整，改变磁各向异性。在超精细参数的温度依赖性，特别是在125 K的超精细场与Fe 4四面体网站的突然步骤，强烈表明超交换途径的变化是负责自旋重取向。
2019-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical Theory of Artificial Optical Magnetism Produced by Rings of Plasmonic Nanoparticles
我们提出了[A.]中首次提出的等离子体纳米环配置的详细分析理论。Alu，A. Salandrino，N. Engheta，光学快递14，1557（2006）]，其显示为在红外和光学频率下提供负磁导率和负折射率。我们分析了纳米环配置如何提供优越的性能相比，其他一些解决方案的光学负折射率材料，在这些高频率，这是必要的，以降低辐射损耗和吸收的影响，提供一个更“纯”的磁响应。对这种磁性夹杂物的损耗敏感性和操作带宽也进行了详细研究，并与其他可用的设置进行了比较。
2008-05-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Doping-induced magnetism in the semiconducting B20 compound RuGe
RuGe是一种抗磁性的小带隙半导体，CoGe是一种半金属半导体，与近藤绝缘体FeSi和Skyrmion晶格宿主MnSi都是同构的。本文研究了Co掺杂RuGe：Ru $_{1-x}$ Co $_x$ Ge的磁性和输运性质。对于小值的$x$，磁基态出现与$T_{c}\approx$ 5 $-$ 9 K，这是伴随着适度的电阻率和塞贝克系数，表明电子类载流子的降低。的磁化强度，磁阻，和比热容都类似于Fe $_{1-x}$ Co $_x$ Si类似的Co取代水平，这表明Ru $_{1-x}$ Co $_x$ Ge主机同样有趣的磁性和载流子传输性能。
2018-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in nanoparticle LaCoO3
合成了LaCoO 3（LCO）纳米颗粒，并利用SQUID磁强计和中子衍射研究了它们的磁性和结构特性。纳米颗粒表现出铁磁长程序，从T_C约87 K开始，持续到低温。这种行为与体LCO的铁磁性形成对比，体LCO的铁磁性也开始于T_C约87 K，但由于结构相变而被抑制在T_o约37 K的第二转变以下。两个体系的铁磁性都归因于颗粒表面和杂质相界面的张应力。这种应力局部地增加了Co-O-Co键角γ，并与晶格的热收缩竞争。最近的研究表明，当γ降低到临界值γ_c = 162.8度以下时，LCO失去长程铁磁有序。与此模型相一致，我们表明，在纳米粒子中的γ仍然大于γ_c在低温下，可能是所有的自旋在靠近表面或界面的后果。
2013-11-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Itinerant magnetism in doped semiconducting beta-FeSi2 and CrSi2
新的或不寻常的磁性是一个相当感兴趣的主题，特别是在金属和简并半导体中。在这种材料中，磁性、传输和其他费米液体性质的相互作用可以导致迷人的物理行为。一个例子是在磁性半导体中，其中可以控制和使用自旋极化电流。我们报告的密度泛函计算预测磁性掺杂半导体β-FeSi 2和CrSi 2在相对较低的掺杂水平，特别是对于n型。在这种情况下，作为掺杂水平的函数，存在到半金属状态的快速交叉。结果进行了讨论，这些化合物的电子结构和其他性质。
2013-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Reducing Atmosphere on the Magnetism of Zn1-xCoxO Nanoparticles
报道了在有机溶剂中加热金属醋酸盐合成的Zn 1-xCoxO纳米粒子的晶体结构和磁性。在空气中和合成气体（Ar 95%+H5%）中退火后，纳米颗粒以纤锌矿ZnO结构结晶。不同Co含量的X射线衍射和X射线光电子能谱（XPS）数据表明，Co+2离子呈四面体对称分布，表明Co+2离子在ZnO晶格中发生了置换。然而，具有x=0.08和更高钴含量的样品也表明存在Co金属簇。只有那些在还原气氛中退火的样品，并显示存在氧空位，在室温下表现出铁磁性。空气退火的样品在低至77 K时保持非磁性。在这些Zn 1-xCoxO纳米粒子中实现室温铁磁性的基本成分被发现是由氧空位的存在产生的额外的载流子的存在。
2005-12-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Electrostatic co-assembly of magnetic nanoparticles and fluorescent nanospheres: a versatile approach toward bimodal nanorods
多峰纳米颗粒的制备由于其在光电子学、光子学特别是生物成像等许多应用领域的巨大潜力而引起了人们的极大兴趣。纳米粒子（Nanoparticles，NPs）具有多种性质（光学、电化学、磁性），可以利用互补的刺激来探测纳米粒子与周围环境的相互作用，因此，纳米粒子（Nanoparticles，NPs）已经成为一种备受推崇的工具，可以对细胞和组织进行成像，其对比度与生物材料的尺寸以及由尺寸减小引起的量子限制效应的存在相匹配。在这种情况下，磁性和发射特性（如荧光）的组合对于非侵入性研究、细胞分选或药物载体化显得特别有吸引力。因此，结合荧光和磁性需要精细的混合组装结构。大多数磁性纳米颗粒由金属氧化物或合金制成，例如γ-Fe 2 O3、Fe 3 O 4、FePt，而目标荧光实体通常是有机染料或量子点（QD）。
2009-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Phase stability, ordering tendencies, and magnetism in single-phase fcc Au-Fe nanoalloys
大块Au-Fe合金分为Au基fcc相和Fe基bcc相，但在单相Au-Fe纳米颗粒中报道了L1 $_0$和L1 $_2$有序。出于这些观察，我们研究了这种合金的结构和有序能相结合的密度泛函理论（DFT）计算与有效的哈密顿技术：一个集群扩展与结构过滤器，和配置相关的晶格变形模型。即使fcc-bcc分解被抑制，Au-Fe中的相分离趋势仍然存在。在纳米颗粒中观察到的无序bcc和fcc相的相对稳定性被再现，但是完全有序的L1 $_0$ AuFe、L1 $_2$ Au $_3$ Fe和L1 $_2$ AuFe $_3$结构在DFT中是不稳定的。然而，在一定的浓度范围内，揭示了在相应的[001]有序矢量的浓度波的倾向，在近随机合金。这种初期的有序化需要相对于等原子组成的Fe富集，这可能发生在纳米颗粒的核心中，由于Au向表面的偏析。讨论了磁性对化学有序性的影响。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Slow oxidation of magnetite nanoparticles elucidates the limits of the Verwey transition
磁铁矿（Fe 3 O 4）不仅是原始磁性材料，而且在T_V = 125 K附近的Verwey转变中起着重要作用，在T_V = 125 K以下，会发生复杂的晶格畸变和电子有序。Verwey转变被应变或化学掺杂效应抑制，从而产生有据可查的第一和第二阶制度，但顺序变化的起源尚不清楚。在这里，我们表明，缓慢氧化的单分散Fe 3 O 4纳米粒子导致一个有趣的变化的Verwey过渡，阐明掺杂的影响。在环境温度下暴露于各种固定的氧气压力导致在45-75天后初始下降到TV最小值低至70 K，随后在160天后恢复到95 K的恒定值，其在所有实验中持续老化时间长达1070天。基于掺杂和掺杂梯度效应的物理模型定量地解释了这种演变，并表明持久的95 K值对应于均匀掺杂磁铁矿的下限，因此为一阶制度。相比之下，进一步抑制到70 K的结果，从非均匀的应变，其特征的二阶区域。这项工作表明，纳米粒子的缓慢反应可以在纳米尺度上精确控制和分离均匀和不均匀的掺杂或应变效应，并为其他材料中复杂的电子和磁性相变提供了类似的见解。
2021-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Emergence of half-semiconductor behavior and tunable magnetism via carrier doping in Janus VXSe (X=Cl, Br, I) monolayers
Southwest University（西南大学）；Hanhong College, Southwest University（汉弘学院，西南大学）；AECC Hunan Aviation Powerplant Research Institute（中国航发湖南航空发动机研究所）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）；Leshan Normal University（乐山师范学院）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
第一性原理预测Janus VXSe单层为铁磁半导体，其中VISe是本征半半导体，载流子掺杂可诱导VClSe和VBrSe的全自旋极化态并调控磁各向异性，为二维自旋电子学提供平台。
2026-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Absence of a pressure gap and atomistic mechanism of the oxidation of pure Co nanoparticles
我们提出了一个详细的原子图片的Co纳米粒子的氧化机制及其对磁性的影响，通过实验以下的演变的结构，化学成分，和磁性的个人，气相生长的Co纳米粒子在受控氧化。早期氧化发生在两步过程中，其特征在于：（i）初始形成随机分布在纳米颗粒表面的小CoO微晶，直到它们的聚结导致氧化物壳的结构完整和金属核的钝化;（ii）CoO壳逐渐转化为Co 3 O 4，伴随着由于纳米级Kirkendall效应而形成的空隙。Co纳米颗粒在阶段（i）期间保持对氧的高度反应性，证明不存在压力间隙，由此假定在低压下的低反应性。我们的研究结果提供了一个重要的基准，为更好地了解氧化钴纳米粒子的磁性，其催化反应中的性能具有潜在的影响。
2022-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Size and doping effects on the coercive field of ferroelectric nanoparticles
提出了一种描述铁电纳米颗粒的微观模型，该模型允许我们计算作为外部电场、温度、缺陷浓度和颗粒尺寸的函数的极化。材料的组分的相互作用，安排在层中，取决于在表面的耦合强度和缺陷壳除了散装值。该分析是基于伊辛模型在横向场，修改以这样的方式来研究的纳米颗粒的磁滞回线的尺寸和掺杂效应的影响。在实空间中利用格林函数技术，我们发现矫顽场，反射极化和临界温度与体行为有很大的不同。取决于由于掺杂离子的种类和表面配置而变化的耦合强度，矫顽场和反射极化与体行为相比可以增加或减少。理论结果与各种不同的实验数据进行了比较。
2006-09-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Effect of substitutional doping and disorder on the phase stability, magnetism, and half-metallicity of Heusler alloys
自旋电子学是一个快速发展的领域，它将在优化纳米电子器件的功耗、存储器和处理能力方面发挥关键作用。Heusler合金由于其室温半金属性、高居里温度、与大多数衬底的晶格失配小以及在费米能级对电子态密度的强控制而在自旋电子学中具有潜在的应用前景。在这项工作中，我们使用密度泛函理论方法研究{替代掺杂和无序}对Heusler合金的半金属性、相稳定性和磁性的影响。我们的研究表明，半/全Heusler合金的电子和磁性能可以通过改变电子计数通过控制合金元素的化学成分的变化来调节。我们提供了一个详细的讨论替代掺杂和无序的影响上的可调谐性的半金属性质的Co $_{2}$ MnX和NiMnX的Heusler合金，其中X代表第13族\textendash 16和周期3 \textendash 6元素的周期表。{基于电子计数和无序的思想，我们预测了通过在半Heusler NiMnBi中的特定Cu和Zn组分在Ni位的取代掺杂，可能存在化学稳定的半金属多元铋化物，例如（CuNi $_{3}$）Mn $_{4}$ Bi $_{4}$和（ZnNi $_{7}$）Mn $_{8}$ Bi $_{8}$。}我们相信，基于电子数的半金属设计准则将在新型Heusler合金自旋电子学应用的电子结构工程中发挥关键作用，这将加速新型材料的开发和合成。
2021-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Half-metallic Magnetism in Atom-thin Holey Two-dimensional C$_2$N Monolayer
探索具有磁有序的二维（2D）材料是当前研究的焦点。在不引入外来磁性原子或缺陷的情况下，在单原子厚度的材料中实现可调谐磁性仍然是一个挑战。在这里，基于第一性原理计算，我们建议，可调铁磁性可以实现在最近合成的多孔2D C $_2$ N（$h$ 2D-C $_2$ N）单层通过纯电子掺杂，可以很容易地实现通过门控。我们发现，由于能带结构中显著的范霍夫奇异性，即使在很小的掺杂水平下，该材料也表现出铁磁性。值得注意的是，在4 $\times$ 10 $^{13}$ /cm $^2$至8 $\times$ 10 $^{13}$ /cm $^2$的宽掺杂范围内，系统变为半金属，载流子完全自旋极化。估计居里温度可高达320 K。除了门控，我们发现磁性也可以有效地调整晶格应变。我们的研究结果表明，$h$ 2D-C $_2$ N作为第一个具有单原子厚度的材料，可以托管门可调室温半金属磁性，这表明它是一个有前途的平台，探索纳米磁性和灵活的自旋电子器件。
2017-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and Verwey transition in magnetite nanoparticles in thin polymer film
利用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、电子顺磁共振（EPR）和静态磁测量等技术研究了聚乙烯醇（PVA）薄膜中磁性纳米颗粒的磁性和结构特性。纳米颗粒具有明确的结晶度，并且在室温下是超顺磁性的。它们的粒径分布具有明显的对数正态分布规律（平均粒径在5-7 nm附近）和在70-80 nm附近的轻微最大值。EPR谱和静态磁化强度数据表明，在130 K（对应于Verwey转变）和200 K之间存在明显的异常。得到的实验数据可以理解的基础上的半金属电子结构，磁各向异性的复杂的温度行为，以及“弱磁电子”的磁铁矿子晶格的影响。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Half-metallic ferromagnetism in layered CdOHCl induced by hole doping
下一代自旋电子器件将受益于低维性、铁磁性和半金属性，可能由电场控制。我们发现这些技术上有吸引力的功能相结合的异国情调的微观起源的磁性掺杂CdOHCl，范德华材料，从2D层可以剥离。通过第一性原理模拟，我们预测均匀空穴掺杂会在体相和单层相中产生$p$带磁性，并根据Stoner不稳定性解释我们的发现：由于费米能级通过类2D态密度中的奇异性经由空穴掺杂来调谐，铁磁性以每个空穴1 $μ_B$的大饱和磁化强度发展，导致层载流子密度为10 $^{14}$ cm $^{-2}$量级的半金属行为。此外，我们提出了静电掺杂作为一个额外的处理，以诱导磁性的CdOHCl的单层和双层。当施加垂直于原子薄膜的临界电场（在双层和单层情况下分别低至0.2 V/ $A°$和0.5 V/ $A°$）时，我们设想磁性半金属态的出现。单层与双层系统的不同行为，以及所观察到的不对称的响应，积极和消极的电场在双层，被解释在CdOHCl原子堆，材料的一个显着特点的固有极性。在透视图中，给定CdOHCl双层中实验可获得的临界场的幅度，可以设想在小型化自旋电子器件中利用$p$带磁性。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
The coexistence of magnetism and ferroelectricity in 3d transition metal doped SnTe monolayer
实现二维纳米材料的多铁性对于设计先进的纳米电子器件如非易失性多态数据存储至关重要。在本工作中，铁磁性和铁电性共存的单层SnTe系统的过渡金属（TM）掺杂的报告。基于第一性原理计算，在铁电SnTe单层膜中进行TM掺杂可以实现自发自旋极化。在Mn（Fe）掺杂的SnTe单分子膜中，除了出现面内铁电极化外，还出现了面外铁电极化，这是由于TM从表面的内部位移引起的。有趣的是，随着掺杂元素原子序数的增加，以TM为中心的晶场以及掺杂元素与Te之间的相互作用逐渐增强，这解释了形成能降低的原因。SnTe单层膜多铁性的实现为低维多铁性材料的实验制备提供了理论指导。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
The interplay between dopants and oxygen vacancies in the magnetism of V-doped TiO2
密度泛函理论计算表明，V到金红石型TiO 2的Ti晶格位置的结合导致磁性V4+物种，但掺杂剂磁矩之间的耦合的延伸和符号确认，铁磁有序不能通过在无缺陷氧化物中的低浓度掺杂而达到。氧空位可以引入额外的磁中心，我们在这里表明，钒掺杂的影响之一是减少这些缺陷的形成能。在V掺杂剂和O空位的存在下，所有的自旋倾向于以相同的取向对齐。我们得出结论，V掺杂有利于TiO2的铁磁行为，不仅通过引入与掺杂剂中心相关的自旋，而且还通过增加氧空位相对于纯氧化物的浓度。
2011-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Spin-dependent magnetism and superparamagnetic contribution to the magnetocaloric effect of non-stoichiometric manganite nanoparticles
尽管由于锰氧化物在现代电子学中的广泛应用而对其进行了广泛的研究，但这类金属氧化物仍以其独特的性质和新现象而不断令人惊讶。在这里，我们研究了具有强自旋电子耦合的非海森堡锰氧化物纳米颗粒的结构和磁性。从低温铁磁态到高温顺磁态的转变过程中，锰离子的电荷、价态和自旋（磁矩）随电子局域化而发生变化。随着温度的降低，处于顺磁相的Mn离子的夸大的有效磁矩显著减小，证明了自旋相关磁性。对二阶相变附近的磁化临界行为和临界参数的确定进行了全面的研究。基于不同磁场下磁熵变的温度和场依赖性的异常行为，发现了纳米颗粒的超顺磁性对磁热效应的额外影响。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magnetism in Cr-doped ZnS: Density-functional theory studies
采用密度泛函理论计算了立方结构Zn 1-xCrxS的磁性和聚集趋势，结果表明：所有研究的构型都表现出基态半金属铁磁性（HMF），Cr杂质在能量上有利于平面团簇形成δ掺杂结构. Zn0.75Cr0.25S和Zn0.875Cr0.125S的单层δ掺杂结构的铁磁稳定能（Δ EAF）分别为0.551和0.561 eV/Cr-Cr对。Zn0.875Cr0.125S的半层δ掺杂结构和Zn0.75Cr0.25S的双层δ掺杂结构的Δ EAF分别为0.394和0.166 eV/Cr-Cr对。此外，我们的研究表明，立方ZnS/CrS异质结构，一个极端的情况下，δ掺杂结构，也显示出基态HMF。HMF的起源进行了讨论，使用一个简单的晶体场模型。最后，我们展望了Zn_（1-x）Cr_xS在自旋电子学方面的潜在应用。
2009-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exchange Frustration and Topological Magnetism in Electrostatically Doped SrRuO3
Department of Physics and Astronomy & Nebraska Center for Materials and Nanoscience, University of Nebraska, Lincoln（内布拉斯加大学林肯分校物理与天文学系及内布拉斯加材料与纳米科学中心）
通过第一性原理计算与原子蒙特卡罗模拟，研究电荷掺杂对SrRuO3交换反常和拓扑磁性的影响，发现电荷掺杂调控交换相互作用，诱导磁相变并产生拓扑磁结构。
2026-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity, critical current density, and flux pinning in MgB_{2-x}(SiC)_{x/2} superconductor after SiC nanoparticle doping
研究了SiC纳米颗粒掺杂对MgB_2超导体的晶格结构、临界温度T_c、临界电流密度J_c和磁通钉扎的影响。采用原位反应法制备了一系列MgB_{2-x}（SiC）_{x/2}（x = 0 ~ 1.0）样品。由于Si和C共掺杂的反平衡效应，随着SiC掺杂量的增加，晶格收缩和T_c的降低都很小。高水平的Si和C共掺杂允许在晶粒内产生晶粒内缺陷和高度分散的纳米夹杂物，这些纳米夹杂物可以作为涡旋的有效钉扎中心，改善J_c行为作为施加磁场的函数。钉扎的增强主要归因于晶粒内的替代诱导缺陷和局部结构起伏。提出了一种钉扎机制来解释MgB_{2-x}（SiC）_{x/2}超导体中不同缺陷的不同贡献。
2002-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tunable magnetism in ferroelectric α-In2Se3 by hole-doping
二维（2D）多铁性材料由于其潜在的科学意义和潜在的应用前景吸引了广泛的研究。虽然已经观察到/预测了许多2D系统是铁电或铁磁的，但具有两种铁电性质的2D材料仍然很少。通过第一性原理计算，我们预测空穴掺杂可以在二维铁电体α-In 2 Se 3中诱导出强的铁磁性，这是由于其独特的平坦能带结构，居里温度（TC）可以远高于室温。此外，掺杂浓度、应变和层数可以有效地调制材料的磁矩和TC。有趣的是，在空穴掺杂的多层α-In 2Se 3的表面处发现了强的磁电耦合，这允许非易失性电控制磁化。我们的工作提供了一个可行的方法来设计/搜索二维多铁性材料在未来的设备应用，如存储器设备和传感器的巨大潜力。
2021-02-18 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effective macrospin model for $Co_{x}Fe_{3-x}O_{4}$ nanoparticles: decreasing the anisotropy by Co-doping?
$Co$ -$Fe_{3}O_{4}$磁性纳米颗粒的掺杂是定制其磁性的有效方式。当考虑$Co_{x}Fe_{3-x}O_{4}$系列的两个极端情况，即$x=0$和$x=1$值时，发现系统从负的各向异性能量常数$K_{C}^{-}<0$演化到正的$K_{C}^{+}>0$。因此，中间体PDMATHAMT组合物会发生什么？在这项工作中，我们提出了一个非常简单的唯象模型的各向异性，下的\textit{macrospin}近似，其中所得到的各向异性是直接成比例的量的$Co$。首先，我们进行了详细的分析，在一个相当理想的系统，其中的极值具有相同的幅度（即$|K_{C}^{-}|=|K_{C}^{+}|$），然后我们专注于真正的$Co_{x}Fe_{3-x}O_{4}$系统，其中$|K_{C}^{+}|\sim 18|K_{C}^{-}|$。值得注意的是，该方法相当好地再现了$Co_{x}Fe_{3-x}O_{4}$纳米粒子的加热性能的实验值，这表明我们的简单方法实际上可能是真实情况的良好代表。这引起了一种有趣的相关可能性：$Co$掺杂组合物应该存在，其有效各向异性趋于零，在此估计为0.05。
2019-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The effect of Al doping on the structure and magnetism in cobaltite CaBaCo4O7
本文报道了Al掺杂对CaBa（Co $_{1-x}$ Al $_{x}$）$_4$ O $_7$（0 $\leq$ x $\leq$ 0.25）的结构和磁性的影响。当Al含量超过$x =$ 0.1时，该体系表现出从正交对称到六方对称的结构转变。居里温度和磁化强度随Al掺杂量的增加而降低，表明亚铁磁基态逐渐被抑制。对于$x >$ 0.1，基态最终转变为自旋玻璃态。此外，短程磁关联，这发生在高温下在CaBaCo $_4$ O $_7$，被发现逐渐抑制随着Al含量的增加，并最终消失为$x =$ 0.25。通过与其他Co位掺杂情况的比较，我们认为CaBaCo $_4$ O $_7$的晶格和自旋自由度是相对解耦的.
2013-04-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tuning the Magnetic and Electronic Properties of Monolayer VI3 by 3d Transition Metal Doping: A First-Principles Study
具有强磁性的二维材料在自旋电子学中有着广阔的应用前景，引起了人们极大的关注。最近，本征铁磁三碘化钒（VI 3）已被实验合成。为了提高其自旋电子学性能，我们对VI 3进行了间隙掺杂，并用第一性原理计算研究了VI 3和3d过渡金属（TM）掺杂的VI 3单层膜的几何结构、形成能、电子性质和磁性.在八种过渡金属（Sc-、Ti-、V-、Cr-、Mn-、Fe-、Co-和Ni-）掺杂的VI 3材料中，其中四种（Ti-、V-、Mn-和Ni-掺杂的VI 3）显示出在费米能附近具有全自旋极化的稳健磁性。我们的研究表明，Ti掺杂的VI 3导致半金属半导体特性（HMS），而V掺杂的VI 3和Ni掺杂的VI 3导致半半导体特性（HSC）。令人惊讶的是，Mn掺杂的VI 3表现出不寻常的双极磁性半导体性质（BMS）。这种强铁磁性和100%自旋极化与半金属、半导体或双极半导体性质的独特组合使得3d TM掺杂的VI 3成为下一代半导体自旋电子应用的潜在候选者。这些自旋极化材料将是非常有用的自旋电流产生和其他自旋电子应用。
2021-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning of dielectric properties and magnetism of SrTiO3 by site-specific doping of Mn
结合实验与第一性原理计算，我们表明，特定位置的掺杂到SrTiO 3的Mn对这些掺杂系统的介电性能具有决定性的影响。我们发现，声子贡献的介电常数总是急剧减少掺杂在任何网站。然而，一个相当大的，随机的偶极贡献，仅为Mn在Sr网站产生从一个强大的偏心位移的Mn，尽管Mn是在一个非d0状态，这导致在较高的温度下的介电常数大，并在较低的温度下产生弛豫铁电行为。我们还详细研究了磁性，并严格重新评估了在这种系统中真正的多玻璃态的可能性。
2011-10-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Doping induced magnetism and half-metallicity in nanoribbons of quartic dispersion materials
研究通过掺杂诱导四次散射材料纳米带的磁性和半金属特性，发现其自旋极化能显著增强，且受边缘钝化和带宽影响，偏离Stoner机制。
2025-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergence of Flat-Band Magnetism and Half-Metallicity in Twisted Bilayer Graphene
利用第一性原理计算证明了压缩扭曲双层石墨烯的平带磁性和半金属性。我们表明，动态带结构工程在扭曲的双层石墨烯是可能的，通过控制化学成分与外部掺杂，层间耦合强度与压力，和磁有序与外部电场。通过改变旋转顺序和减少层间分离，电荷密度的不平衡分布导致局部磁矩的自发显现，而不破坏双层的结构完整性。在大晶胞中估计了磁矩之间的弱交换相关。外部电场将局部磁有序从铁磁转变为反铁磁。取代掺杂改变了一个自旋分布的化学势，导致半金属性。压缩扭曲双层石墨烯片表现出自发磁化，这表明磁矩之间的相关性并不是其形成的必要条件。
2019-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Palladium: A localised paramagnetism
我们报告2.4 nm大小的Pd纳米粒子观察到的铁磁样行为的起源。金属表面的局域磁矩通过自旋-轨道耦合引起巡游电子的轨道运动。作为这种耦合的结果，磁各向异性增强，并且表面磁矩可以被阻挡到高于室温。由于钯已被习惯性地视为一个典范巡回系统，本地化的磁矩在其表面最初没有预期。然而，它示出，通过实验的磁化率和霍尔电阻的热依赖性，即散装Pd的磁性，是一个局部的顺磁性，因此，可以引起在其表面的永久磁性。只有当表面磁矩的百分比像纳米颗粒那样突出时，才能在实验中观察到这种表面永磁性。
2006-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Charge-Doping driven Evolution of Magnetism and non-Fermi-Liquid Behavior in the Filled Skutterudite CePt4Ge12-xSbx
填充的方钴矿化合物CePt4Ge12位于接近Ce的中间价和重费米子行为之间的边界。用Sb取代Ge驱动系统进入强相关，并且最终在进一步增加Sb浓度时进入反铁磁有序状态。我们的实验证明了新兴的近藤物理和本地4f时刻的形成微妙的相互作用。一个扩展的非费米液体区域，这可以理解的近藤无序模型的框架，观察。能带结构的计算支持的结论是，物理性质是由通过Sb替代和伴随的体积效应的电子供应的相互作用。
2012-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Effect of temperature and copper doping on the heterogeneous Fenton-like activity of Cu$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$ nanoparticles
该研究制备了不同铜掺杂量的Cu$_x$Fe$_{3-x}$O$_4$纳米颗粒，考察温度与铜含量对类Fenton催化降解有机染料的影响，发现室温下未掺杂磁铁矿性能最佳，而高温下铜掺杂可显著提升降解效率至100%。
2024-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetisms in $p$-type monolayer gallium chalcogenides (GaSe, GaS)
用密度泛函方法研究了$p$型单层GaX（X=S，Se）的磁性.由于价带边缘附近的态密度很大，这些单层半导体在很小的空穴掺杂范围内是铁磁的。本征Ga空位能提高局域磁矩，而Se空位不能。空位引起的局部磁矩之间的磁耦合是铁磁性的，并且令人惊讶地长范围。结果表明，磁化强度可以通过空穴掺杂诱导，并可以通过控制缺陷的产生来调节。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetism and metal-insulator transition in oxygen deficient SrTiO$_3$
采用第一性原理计算方法研究了不同掺杂条件和掺杂浓度下，体相缺氧SrTiO $_3$（STO）的电子和磁性.在缺氧STO的磁性外观是不是仅仅由一个单一的氧空位的存在下，但由自由载流子的密度和相对接近的空位。我们发现，而一个孤立的空位作为一个非磁性的双施主的行为，掺杂条件的操纵允许一个单一的施主状态的稳定性，与紧急的本地时刻耦合的载流子在导带中的铁磁。强的局部晶格畸变增强了这种状态的结合。通过正交应变可以进一步调节带隙局部矩的能量。因此，我们发现，自由载流子密度和应变的基本组成部分，以获得捕获的自旋极化电子在缺氧STO，这可能有重要的意义，在光学器件的设计。
2014-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Magnetism, Band Gap Tuning, Optical, and Thermoelectric Responses in Fe-Doped YMnO$_3$: Insights from First-Principles Calculations
本文利用GGA与meta-GGA第一性原理计算研究Fe掺杂六方YMnO$_3$，揭示其稳定G型反铁磁序、带隙降至1.19 eV及光学、介电和热电响应增强。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Impact of the Fe Doping on Magnetism in Perovskite Cobaltites
系统地研究了Fe掺杂钙钛矿型钴酸盐多晶样品：Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$（$y$ =0.3，$x$ =0-0.15; $y$ =0.45，$x$ =0-0.3）和Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$（$x$ =0-0.3）的磁性和输运性质。Fe掺杂使Pr $_{1-y}$ Ca $_{y}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$体系的铁磁性增强，但铁磁性随Fe含量的进一步增加而被抑制，在高Fe掺杂水平下观察到自旋玻璃行为。相反，只要Fe被掺杂，在系统Gd $_{0.55}$ Sr $_{0.45}$ Co $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_{3}$中的铁磁性被抑制，并且在Fe掺杂高达0.3的样品中没有观察到自旋玻璃行为。通过Fe $^{3+}$ -O-（LS）Co $^{4+}$的铁磁相互作用与通过Fe $^{3+}$ -O-Fe $^{3+}$和Fe $^{3+}$ -O-（IS）Co $^{3+}$的反铁磁相互作用之间的竞争被认为是上述行为的原因。A位上离子的平均半径在确定Fe掺杂主要引入哪种类型的相互作用方面起着关键作用。
2007-01-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetism and $T-x$ phase diagrams of Na and Ag substituted EuCd$_2$As$_2$
EuCd $_2$ As $_2$是一种反铁磁半金属，根据其磁性状态和激发态，可以具有非平凡的拓扑性质。在这里，我们报道了Eu（Cd $_{1-x}$ Ag $_x$）$_2$ As $_2$和Eu $_{1-y}$ Na $_y$ Cd $_2$ As $_2$的合成和表征，并研究了掺杂后磁序的演变和性质。温度取代相图构造的电阻和磁化率数据。我们观察到分裂的磁性转变成两个不同的过渡，并逐渐增加的过渡温度与Ag和Na取代。另一个过渡或多或少与掺杂无关。我们进一步表明，一个净铁磁矩的磁性状态是稳定的Ag和Na掺杂，这可以解释考虑由于取代的能带填充的变化，建议由密度泛函理论（DFT）计算。因此，我们表明，化学取代和随后的能带填充的变化可能是一种途径，以调整磁基态和稳定的铁磁相EuCd $_2$作为$_2$。
2022-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Modifying Electrochemical Doping in Light-Emitting Electrochemical Cells with Gold Nanoparticles
Umeå University（于默奥大学）；University of Catania（卡塔尼亚大学）；University of Fribourg（弗里堡大学）
本文报道通过在电极界面引入金纳米颗粒，可调控发光电化学电池中的电化学掺杂分布，从而改变发射区位置并影响器件效率。
2026-06-15 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Transition Metal-Driven Variations in Structure, Magnetism, and Photocatalysis of Monoclinic M3Se4 (M = Fe, Co, Ni) Nanoparticles
本研究通过热分解法制备单斜M3Se4（M=Fe, Co, Ni）纳米颗粒，发现Fe3Se4呈亚铁磁性（居里温度约322 K），而Co3Se4和Ni3Se4呈顺磁性且具有更高的析氢催化活性。
2025-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
