Highly Sensitive and Self Powered Ultraviolet Photo Detector based on ZnO Nanorods Coated with TiO$_2$
采用旋涂法和水热法制备了TiO $_2$（ZnO@TiO $_2$）薄层包覆的ZnO纳米棒。扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射分析证实了所制备的NR的形态和结构稳定性。估计了NR的光学带隙，并且已经检测到朝向UV区域的明显的蓝移。当UV光落在制备好的器件上时（即，在“ON”状态下），观察到在零电压供应下光电流（I $_{UV}$）从6 $μ$显著增加到17 $μ$，而在“OFF”状态下，与裸ZnO NR相比，ZnO@TiO $_2$ NR的暗电流（I $_{dark}$）分别从0.08 $μ$增加到0.6 $μ$。与裸ZnO NR不同，TiO $_2$涂覆的ZnO NR基器件的响应率和探测率在UV区域中最大。通过在ZnO NR上生长TiO $_2$层实现的增强的光电流为250 $μ$ A，相比之下，裸ZnO NR在紫外线照射（1 mW/cm $^2$的照射强度）下在10 V电压下为35 $μ$ A。此外，理论计算已经进行了使用第一性原理密度泛函理论，以了解异质结构NR的TiO $_2$包覆ZnO的电子和光学性质的影响。
2023-01-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Biomimetic fabrication and tunable wetting properties of three-dimensional hierarchical ZnO structures by combining soft lithography templated with lotus leaf and hydrothermal treatments
采用溶胶-凝胶技术、软光刻技术和水热处理相结合的仿生方法，成功制备了具有荷叶状微纳结构的三维ZnO薄膜。用新鲜荷叶复制的PDMS模具将微米级的柱状结构直接压印到ZnO溶胶膜上。在此基础上，通过低温水热法在ZnO薄膜上生长二级ZnO纳米棒阵列，制备出分级ZnO微/纳米结构。通过调节水热反应时间可以很容易地控制ZnO分级微/纳米结构的形貌和尺寸。研究发现，经过低表面能的氟烷基硅烷改性后，分级结构的ZnO薄膜的润湿性由超亲水性转变为疏水性。通过增加ZnO纳米棒结构的生长，可以调节从疏水到超疏水的改善的润湿性能。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Magnetic states at the Oxygen surfaces of ZnO and Co-doped ZnO
第一性原理计算结果表明，Co离子的置换态产生了较大的磁矩，这种磁矩的长程耦合依赖于Co离子与ZnO之间的距离.在O原子诱导的局部自旋极化在表面比在体中大三倍，并且表面稳定性由Co大大增强。此外，即使在没有磁性原子的情况下，在氧（0001）表面预测也是鲁棒的铁磁状态。表面磁矩的出现与氧化物的价带中{ \it p}-空穴的数量相关，并且磁荷的分布即使在没有自旋-轨道相互作用的情况下也是高度各向异性的。
2008-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomistic mechanisms and diameter selection during nanorod growth
本文研究了纳米棒生长的原子机制，提出了纳米棒直径选择的方法。一个特征半径被证明是至关重要的纳米棒的生长，这增加成正比的单层步骤的沉积速率的层间跳跃率的比率的五分之一的权力。当初始岛的半径大于该特征半径时，经过过渡层后，生长形态由类锥形结构演变为半径等于特征半径的纳米棒。否则，纳米棒的形态可以保持在生长过程中，与稳定的半径是有限的初始岛的半径和三维Ehrlich-Schwoebel势垒。因此，可以通过调节特征半径来选择不同的生长模式和纳米棒的直径。理论预测与ZnO生长的实验观察结果吻合得很好。
2010-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen in Ag-doped ZnO: theoretical calculations
基于密度泛函理论，我们系统地研究了H原子在Ag掺杂ZnO中的行为，包括H原子的择优位置、扩散行为、电子结构和振动性质。我们发现，一个H原子可以迁移到掺杂的Ag，形成一个Ag-H配合物，通过克服0.3 - 1.0 eV的能量障碍。最低能量的位置为Ag-O键中心。此外，H可以在该位置和其等效位置之间迁移，能量成本小于0.5 eV。相反，这种Ag-H络合物的解离需要约1.1 - 1.3 eV的能量。这意味着Ag-H络合物可以普遍存在于Ag掺杂的ZnO中，这对Ag掺杂的ZnO的期望的p型载流子浓度具有负面影响。此外，基于冻结声子计算，预测了ZnO与Ag-H复合物的振动性质。在该体系的振动光谱中出现了一些新的与Ag-H络合物有关的振动模式。
2009-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid density-functional theory calculations on surface effects in Co doped ZnO nanowires
在这项工作中，我们采用密度泛函理论与混合泛函研究的原子和电子结构的裸和氢化钴掺杂氧化锌纳米线。我们发现，在纳米线表面上的钝化的情况下，钴原子偏析到表面。另一方面，在氢钝化下，Co的掺入更有利于在内部位点。这表明，在纳米结构中的Co的掺入具有对环境的依赖性，并且可以通过外部原子和表面的弛豫来促进。
2018-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shifting donor-acceptor photoluminescence in N-doped ZnO
我们在晶格匹配的ScAlMgO $_4$衬底上用两种外延方法生长了掺氮ZnO薄膜。我们测量了两种ZnO：N薄膜在施主-受主对跃迁区的光致发光（PL）。用涨落模型分析了激发强度对PL峰位移的影响，证明了我们观察到的生长技术依赖性是由带电杂质分布的不均匀性引起的。结果发现，尽管氮浓度相似，但用显示更好的电性能的工艺制备的样品中的不均匀性显著更小。计算了受体的活化能为$\approx 170$ meV，与氮浓度无关。
2006-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Weak localization and electron-electron interactions in Indium-doped ZnO nanowires
采用激光辅助化学气相沉积法合成了铟掺杂的单晶氧化锌纳米线。纳米线的电导率在低温下在垂直和平行于线轴的磁场中测量。我们的数据的定量拟合得到，与理论的准一维金属系统的量子校正由于弱本地化和电子-电子相互作用。磁导率的各向异性与理论相符。这两个量子修正量的大小大致相等，温度依赖性分别为T^-1/3和T^-1/2。准二维表面电导率的替代模型被排除在平行磁场中的磁导率的振荡的情况下。
2009-07-30 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
EMP Lasing from Mn doped lead bromide perovskites nanorods
稀磁半导体（DMS）纳米结构是调制载流子和自旋的理想平台。采用溶液法制备了高质量的纯CH3NH3PbBr3纳米棒和Mn掺杂的CH3NH3PbBr3纳米棒，在fs脉冲激光激发下，Mn掺杂的NR中产生了激子磁极化子（EMP），并在单个NR中发现了由集体EMP产生的单模激光现象。这一发现有助于理解激子和自旋的相互作用，为实现新型玻色激光器铺平了道路。
2016-12-08 cond-mat.mes-hall
Polar optical phonons in wurtzite spheroidal quantum dots: Theory and application to ZnO and ZnO/MgZnO nanostructures
解析推导了纤锌矿结构球形量子点的极性光学声子模。所开发的理论适用于一个独立的球形ZnO量子点和球形ZnO量子点嵌入到MgZnO晶体。纤锌矿（各向异性）量子点具有强烈不同的极性光学声子模式相比，锌（各向同性）量子点。所获得的结果允许一个解释和准确地预测声子峰的纤锌矿纳米晶体，纳米棒（长球体），和外延量子点（扁球体）的拉曼光谱。
2004-11-30 cond-mat.mes-hall
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
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
Hole mediated ferromagnetism in Cu-doped ZnO thin films
我们成功地合成了空穴掺杂的ZnO：Cu薄膜，并获得了室温铁磁性。空穴掺杂是通过从GaAs衬底到ZnO薄膜的As扩散，辅助热退火来实现的。的作为扩散的探测与X-射线吸收光谱的帮助下收集在作为K-边缘，显示增强签名的扩散退火样品。引入空穴，由于掺杂，在ZnO薄膜中进一步证明了由Cu L3，2边光谱。磁性测量和X射线衍射结果表明，空穴掺杂增强了掺杂Cu离子之间的铁磁相互作用。
2011-06-29 cond-mat.mes-hall
Enhanced radial growth of Mg doped GaN nanorods: A combined experiment and first-principles based analysis
利用电子显微镜和\textit{first-principles}密度泛函理论计算，讨论了镁掺杂氮化镓纳米棒增强径向生长的微观结构起源。实验上，我们发现Mg掺入增加了生长样品的表面覆盖度，并且NR的高度由于径向生长速率的增加而降低。随着Mg浓度的增加，核反应堆的聚并现象变得明显，聚并临界高度降低。通过\textit{first-principles}计算发现，随着样品中Mg浓度的增加，Mg掺杂表面的表面自由能降低。计算进一步表明，减少Ga吸附原子沿[11 $\overline{2}$ 0]的NR的侧壁表面上的扩散势垒，可能是观察到的径向生长增强的主要原因。
2017-09-22 cond-mat.mes-hall
Spectroscopic signatures of native charge compensation in Mg doped GaN Nanorods
利用Raman光谱、光致发光光谱（PL）和X射线光电子能谱学（XPS）研究了等离子体辅助分子束外延（PAMBE）生长的Mg掺杂GAN纳米棒（NR）中的本征电荷补偿效应。XPS价带分析表明，在Mg掺入后，E $_F$ $_{VBM}$减少，表明GAN NR的天然n型特性的补偿。拉曼光谱研究表明，这些样品的纵向声子等离子体激元（LPP）耦合模式的线形是敏感的Mg浓度，从而对背景n型载流子密度。我们估计了在Mg掺杂浓度为10 $^{19}$ -10 $^{20}$原子cm $^{-3}$时GAN NR中的二阶本征电荷补偿。室温（RT）PL测量和我们以前的电子结构计算被用来确定这种补偿效应的原子起源。
2018-08-10 cond-mat.mes-hall
Spin-filter effect at the interface of magnetic/non-magnetic homojunctions in Li doped ZnO nanostructures
经过十多年的广泛研究，在广泛的名义上非磁性材料的晶格缺陷触发的磁序，我们报告其在自旋电子器件中的应用。该器件是基于自旋过滤器的现象，我们发现在缺陷引起的磁性和非磁性区域之间的接口，在Li掺杂的ZnO微丝的表面产生的低能质子注入。在300~K下观察到正的磁电阻，并且与沿导线引入的界面数量成比例。
2017-07-06 cond-mat.mes-hall
Coulomb Oscillations of Indium-doped ZnO Nanowire Transistors in a Magnetic Field
我们报告的观察库仑振荡从本地化的量子点叠加在正常的跳跃电流在ZnO纳米线晶体管。库仑振荡可分辨到20 K。由于载流子运动受到洛伦兹力的作用，观察到了正的各向异性磁电阻。随着磁场的增加，磁场诱导的隧穿势垒透明性导致振荡幅度的增加。作为磁场的函数的能量偏移指示量子点中的电子波函数修改。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Morphology-driven electrical and optical properties in graded hierarchical transparent conducting Al:ZnO
采用脉冲激光沉积法制备了不同形貌的Al掺杂ZnO薄膜，研究了Al掺杂ZnO薄膜与功能性能的关系。通过测量所得的表面粗糙度和其对电导率的影响（特别是载流子迁移率，随着粗糙度的增加而显著降低）来监测形态，从而讨论导电机制的局限性。光散射能力的显着变化，由于形态的变化也进行了调查和讨论，研究形态和功能特性之间的相关性。
2014-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of morphology effects on magnetic interactions and band gap variations for 3$d$ late transition metal bi-doped ZnO nano structures by hybrid DFT calculations
利用基于密度泛函理论（DFT）的电子结构计算，研究了半导体纳米结构的形貌对两个磁性掺杂原子之间的磁性相互作用的影响以及调节带隙的可能性，其中掺杂原子为3种后过渡金属（TM）- Mn，Fe，Co，Ni和Cu的$d$的双掺杂（ZnO）$_{24}$纳米结构。为了探索形貌效应，三种不同结构的主机（ZnO）$_{24}$纳米系统具有不同程度的空间限制，已被认为是：一个二维（2D）纳米片，一维（1D）纳米管和有限的笼形纳米团簇。本研究采用混合密度泛函理论精确地描述了所有系统的电子结构。它示出在这里，两个掺杂剂原子之间的磁耦合，仍然主要是反铁磁性的过程中的改变的形态从片状几何形状的笼形几何形状的主机系统，除了能量最稳定的双锰掺杂的情况下，这表明从铁磁性的过渡到反铁磁性耦合与主机系统的纵横比降低。然而，形状变化的效果对原始系统以及所有双掺杂系统的整体带隙变化具有显著影响，而与掺杂剂原子的性质无关，并且提供了用于容易地调节它们的光电性质的手段。
2015-12-25 cond-mat.mes-hall
Pure spin current transport in gallium doped zinc oxide
通过测量由铋取代钇铁石榴石（Bi：YIG）、镓掺杂氧化锌（Ga：ZnO）和铂组成的薄膜三层样品中的自旋霍尔磁阻（SMR），研究了纯自旋电流在氧化锌中的流动。我们调查的SMR幅度上的Ga：ZnO夹层的厚度的依赖关系，并比较Bi：YIG/Pt双层。我们发现，SMR幅度降低了近一个数量级后，插入Ga：ZnO中间层，并不断减少随着中间层厚度。然而，即使对于$12\;\mathrm{nm}$厚的Ga：ZnO夹层，SMR也保持有限。这些结果表明，纯自旋电流确实可以通过几个nm厚的简并掺杂氧化锌层传播。我们还观察到的温度和场的依赖性的SMR比较时，三层和双层的差异。最后，我们将我们的数据与基于自旋扩散的模型的预测进行比较。这表明，界面电阻在这些三层结构中的SMR幅度起着至关重要的作用。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall
Monitoring the orientation of rare-earth-doped nanorods for flow shear tomography
稀土磷光体表现出独特的发光偏振特性，这源于发射离子化学环境的各向异性对称性。然而，为了利用这种独特的性质，有必要以高精度控制和测量主体颗粒的总体取向。在这里，我们展示了一种方法来获得的光致发光偏振的Eu掺杂的磷酸镧纳米棒组装在一个电调制的液晶相。我们测量了Eu3+的三个主要的最佳配置（σ，π和α，取决于观察方向和偏振轴）的发射光谱，并使用它们作为纳米棒取向分析的参考。基于流动纳米棒倾向于沿着剪切应变分布取向的事实，我们使用这种取向分析来测量流动液体中的局部剪切速率。然后通过微流体系统中剪切速率分布的断层成像来证明这种方法的潜力。
2017-12-06 cond-mat.mes-hall physics.flu-dyn
Hydrogen gas sensing using aluminum doped ZnO metasurface
氢传感在工业、环境、能源和生物医学应用等广泛领域中至关重要。然而，设计一个实用，可靠，快速，灵敏和具有成本效益的氢传感器是一个持续的挑战。在这里，我们展示了氢传感使用铝掺杂氧化锌（AZO）超颖表面的基础上光学读出。所提出的传感系统由高度有序的AZO纳米管（空心柱）的SiO2层沉积在硅晶片上的立场。在暴露于氢气时，AZO纳米管系统显示出对于4%的氢浓度在10分钟内最小反射率的波长偏移13 nm。这些AZO纳米管还可以在10分钟内感测低浓度（0.7%）氢气的存在。它的快速响应时间，即使在低浓度下，具有良好的精度，在室温下的高灵敏度的大面积传感器制造的可能性，使这些高度有序的纳米管结构的一个有前途的小型化H2气体传感器。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Quantum-interference transport through surface layers of indium-doped ZnO nanowires
我们制备了铟掺杂氧化锌（IZO）纳米线（NWs），并在低温下进行了四探针电输运测量。纳米线揭示了无序金属的电荷传导行为特征。除了电阻$R$与$T$的关系外，我们还测量了垂直和平行磁场下的磁阻（MR）。我们的$R(T)$和MR数据在不同的$T$间隔是一致的理论预测的一维（1D），二维（2D）或三维（3D）弱局域化（WL）和电子-电子相互作用（EEI）的影响。特别是，在两个效果中观察到一些维度交叉。这些交叉现象与单个IZO NW中的“核-壳样结构”模型一致，其中厚度为$t$（$\simeq$ 15-17 nm）的外壳负责量子干涉传输。在WL效应中，随着电子退相长度$L_ϕ$随着$T$从最低测量温度增加而逐渐减小，在特征温度附近发生1D到2D维度交叉，其中$L_ϕ$近似等于$d$，有效NW直径略小于几何直径。随着$T$进一步增加，在另一个特征温度附近发生2D到3D维度交叉，其中$L_ϕ$近似等于$t$（$< d$）。在EEI效应中，当热扩散长度$L_T$随着$T$的增加而逐渐减小并接近$t$时，发生2D到3D维度交叉。然而，没有看到到1D EEI效应的交叉，因为在我们的IZO NW中，即使在$T$ = 1 K时，$L_T < d$也是如此。此外，我们解释了各种非弹性电子散射过程，管理$L_ϕ$。这项工作表明，表面相关的导电过程是必不可少的掺杂半导体纳米结构。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall
