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
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
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
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
Magnetic Anisotropy of Co2+ as Signature of Intrinsic Ferromagnetism in ZnO:Co
我们报告的磁性能的彻底特征Zn 1-xCoxO外延薄膜，具有低Co浓度，x=0.003-0.005。结合晶体场论，磁性和电子顺磁共振（EPR）测量结果表明，ZnO中孤立的Co ~（2+）离子具有很强的单离子各向异性，当考虑铁磁Co-Co相互作用时，这种各向异性导致了“易平面”铁磁态。我们认为，这种状态的磁化过程的特性可以被看作是在ZnO：Co材料的固有铁磁性的签名。
2007-02-17 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
Ferromagnetism and suppression of metallic clusters in Fe implanted ZnO - a phenomenon related to defects?
研究了高真空退火的ZnO（0001）单晶的磁性能和注入Fe后的团簇形成趋势。虽然金属Fe团簇形成被抑制，没有证据的Fe磁矩的相关性观察到的ferromagnetics. The后者随着集群抑制的ZnO主机matrix中的缺陷进行了讨论，因为基板的结晶质量降低，由于通过X-射线衍射观察到的准备。
2009-08-04 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
Absence of ferromagnetism in V-implanted ZnO single crystals
介绍了V掺杂ZnO的结构和磁性。采用离子注入法将V离子引入到水热法制备的ZnO单晶中，注入剂量为1.2*10^16 ~ 6*10^16 cm^-2。在823 ~ 1023 K的高真空中进行了注入后退火。ZnO主体材料在照射后仍然部分地保持在结晶状态，并且通过退火部分地恢复。深度分布俄歇电子能谱显示V离子具有热迁移性。同步辐射X射线衍射表明没有形成第二相，这表明V取代到Zn位点上。然而，在所有的样品中没有明显的铁磁性观察到的超导量子干涉装置磁强计下降到5 K。
2006-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Crystalline Ni nanoparticles as the origin of ferromagnetism in Ni implanted ZnO crystals
本文报道了在623 K下注入10原子的ZnO单晶的结构和磁性。%的Ni。X射线衍射分析表明，在ZnO内部形成了晶态fcc-Ni纳米粒子。所有样品的磁性行为（磁场反转和不同的温度协议磁化）很好地解释了磁性镍纳米颗粒系统。虽然不能排除Ni：ZnO基稀磁半导体的形成，但对磁性能的主要贡献源于在这些注入条件下合成的结晶纳米颗粒。
2006-11-30 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
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
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
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
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
Defect induced d0 ferromagnetism in a ZnO grain boundary
一些实验研究已经将晶界（GB）缺陷作为ZnO中铁磁性的起源。然而，这一假说的机制从未得到证实。本研究采用GGA+U近似研究了ZnO GB中的原子结构和点缺陷的影响。弛豫的GB具有大的周期性和通道，具有8和10个原子，具有4和3倍配位。与O空位（VO）不同，Zn空位（VZn）相对于块状区域优先聚集在GB处，这表明在多晶ZnO中获得p型导电性的可能性。虽然没有点缺陷的GB没有磁化，但VZn在GB的O位上诱导了高达0.68 μB/atom的自旋极化。铁磁交换能> 150 eV是通过增加VZn的浓度和通过向系统中注入空穴而获得的。电子结构分析表明，没有外部掺杂剂的自旋极化起源于O 2 p轨道，这是d 0半导体的一个共同特征。
2015-08-01 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
Absence of ferromagnetism in Co and Mn substituted polycrystalline ZnO
讨论了磁性过渡金属离子Mn和Co取代半导体ZnO的性质，取代基分数范围为$x$ = 0.02~$x$ = 0.15。测量了磁性作为磁场和温度的函数，我们没有发现这些系统中的磁有序的证据，直到$T$ = 2 K。磁化强度可以通过外斯温度为$Θ\gg$ 100 K的居里-外斯项和居里项的总和来拟合。我们将这种行为归因于来自具有\textit{t} M最近邻的\textit{t} M离子和来自孤立自旋的贡献。这种特殊的功能形式的磁化率是用来解释为什么没有秩序观察到\textit{t} M取代ZnO样品，尽管外斯温度的大值。我们还详细讨论了我们用来最大限度地减少任何杂质对磁信号的贡献的方法。
2004-06-09 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
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
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
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
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
Defects induced ferromagnetism in Mn doped ZnO
采用固相反应法合成了Mn掺杂（2at%）的单相ZnO样品。在500 ℃下进行最终烧结之前，将混合粉末研磨不同的研磨时间（6、24、48和96小时）。样品的晶粒尺寸彼此非常接近（~ 32 \pm 4 nm）。然而，从磁性能和电阻率随球磨时间的变化来看，样品的缺陷状态是不同的。所有样品都具有铁磁性，在室温下具有明显的磁滞回线。球磨96小时后，样品的饱和磁化强度达到最大值（0.11 μ B / Mn原子）。已经发现电阻率随着研磨时间的增加而增加。电阻最大的样品具有最大的饱和磁化强度。正电子平均寿命随球磨时间的变化规律与饱和磁化强度的变化规律十分相似。这表明开体积空位缺陷，大概是锌空位附近的晶粒表面，在诱导铁磁秩序Mn掺杂ZnO中发挥的关键作用。为获得有利于铁磁性的最佳缺陷组态，需要适当选择球磨周期和退火条件。
2010-10-04 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
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
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
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
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
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
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
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
Dose dependence of ferromagnetism in Co-implanted ZnO
本文研究了在Al_2O_3（1120）衬底上生长的ZnO（0001）薄膜在不同注入剂量和较宽温度范围内的结构、磁性和电学性质。观察到强室温铁磁性，磁性参数取决于钴注入剂量。对Co注入ZnO薄膜的结构和磁性进行了详细的分析，结果表明Co注入ZnO薄膜中存在两个磁性相。一个是铁磁相，由于在ZnO层中注入的磁性钴离子之间形成长程铁磁有序，第二个是超顺磁相，这是由于在Al2O3衬底中形成金属钴簇而发生的。用X射线共振磁散射方法研究了钴、氧和锌的元素比磁化强度。磁二向色性观察到在钴L2，3的边缘，以及在O K边缘。此外，还观察到了反常的霍尔效应，支持了Co注入ZnO薄膜的铁磁性本质。
2008-07-29 cond-mat.mes-hall 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
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
Surface magnetism in ZnO/Co3O4 mixtures
我们最近报道了在ZnO和Co_3O_4的混合物中观察到的室温铁磁性，尽管这些氧化物分别具有抗磁性和反铁磁性。在这里，我们提出了一个详细的研究，这种材料的电子结构，以占这种意想不到的铁磁性。两种氧化物之间的静电相互作用导致Co3O4颗粒分散在ZnO较大颗粒的表面上。因此，如XAS测量和光学光谱所证明的，在颗粒表面发生Co+3到Co 2+的还原。这种减少允许解释所观察到的铁磁信号内建立良好的磁性理论。
2009-12-17 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
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
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
Magnetic defects promote ferromagnetism in Zn1-xCoxO
实验研究表明，Zn 1-xCoxO作为薄膜或纳米晶体具有铁磁性和高于室温的居里温度，并且Zn 1-xCoxO的p型或n型掺杂可以改变其磁性状态。体Zn 1-xCoxO具有低的缺陷密度和在实验薄膜研究中使用的范围内的x仅在非常低的温度下表现出铁磁性。因此，薄膜样品或纳米晶中的缺陷可能在促进Zn 1-xCoxO中Co离子间的磁相互作用中起重要作用。采用B3 LYP杂化密度泛函方法计算了ZnO中Co取代Zn、Zn和O空位、N取代和间隙Zn的电子结构. B3 LYP泛函预测的带隙为3.34 eV的散装ZnO，接近实验值3.47 eV。占据的少数自旋Co 3d能级位于价带的顶部，未占据的能级位于导带最小值上方。大多数自旋Co 3d水平杂交强烈与体ZnO状态。中性O空位和间隙Zn分别是深施主和浅施主。Zn空位是深受主，N空位的受主能级处于中能隙。通过计算含有两个Co离子和一个氧空位、取代N或间隙Zn的ZnO超电池在不同电荷状态下的磁态总能量，研究了p型或n型掺杂促进Co离子交换耦合的可能性.中性的N缺陷和带正电荷的O空位是仅有的两种在中程强烈促进Co离子铁磁交换耦合的缺陷。
2005-12-05 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
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
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
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
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
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
