Role of charge carriers for ferromagnetism in cobalt-doped rutile TiO2
综述了一种高温铁磁氧化物半导体--掺钴金红石型TiO 2的电磁性质。采用激光分子束外延技术在蓝宝石衬底上生长了不同电子密度和钴含量的掺钴金红石型TiO 2外延薄膜。磁化强度，磁性圆二色性，和异常霍尔效应测量的结果进行了检查，样品与系统地变化的电子密度和钴含量。高电子密度和钴含量的样品表现出高温铁磁性，说明铁磁性是由载流子引起的。
2008-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic ferromagnetism in transition-metal doped germanium nitride: A first-principles study
采用第一性原理计算研究了过渡金属掺杂的$β$ -Ge_3 N_4的电磁性质。结果表明，替位式过渡金属杂质有团簇的倾向。V和Cr掺杂的Ge_3 N_4化合物为铁磁半导体，Mn和Fe掺杂的化合物为半金属铁磁半导体。
2010-04-01 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
The importance of hole concentration in establishing carrier-mediated ferromagnetism in Mn doped Ge
在目前的工作中，我们在Mn离子注入后采用不同的退火方法制备了Mn掺杂的Ge，并获得了空穴浓度范围为10^18 ~ 2.1 × 10^20 cm^-3的样品，后者是迄今为止报道的最高值。基于Mn掺杂Ge的磁输运性质，我们认为空穴浓度是在磁性Ge中建立载流子介导铁磁性的决定性参数。
2010-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism in Cr-doped hydrogenated amorphous Si films
用射频磁控溅射法制备了掺铬氢化非晶硅薄膜，在室温以上观察到铁磁性。结构分析表明，薄膜是无定形的，没有任何可检测到的沉淀物高达16原子百分比的Cr的溶解度极限。实验结果表明，氢化对薄膜的磁性能、电导率和载流子浓度有显著的影响。明显的反常霍尔效应和磁化曲线都表明铁磁性的起源可能是磁极化子的渗流。
2009-01-26 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
Nitrogen defects and ferromagnetism of Cr-doped AlN diluted magnetic semiconductor from first principles
报道了用各种方法制备的Cr掺杂AlN稀磁半导体的居里温度高达900 K，这对于自旋电子学应用是令人兴奋的。据认为，N缺陷在实现良好样品的高温铁磁性方面起着重要作用。基于这些实验进展，我们采用全势密度泛函理论和超原胞方法研究了N缺陷对含N空位（VN）的（Al，Cr）N铁磁性的影响。计算结果与实验观察和实际掺铬AlN样品及其合成的事实相一致。我们的第一性原理研究结果对于阐明铁磁性的形成机制和开发高性能的掺铬AlN稀磁半导体材料具有重要意义。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in magnetically doped III-V semiconductors
讨论了半磁III-V族材料铁磁性的起源。无论样品是否简并，由带隙内磁性杂质能级到价带的虚电子激发引起的间接交换相互作用都可以解释GaAs（Mn）的铁磁性。铁磁团簇的形成和相变的逾渗图很好地描述了所有可用的实验数据，并允许预测纤锌矿（Ga，In，Al）N外延层的转变温度的Mn成分依赖性。
2001-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Cr-doped GaN: A First Principles Calculation
否则，反铁磁铬被证明是铁磁耦合时，掺杂到GAN中，无论主机是晶体或集群。分别采用基于分子轨道理论的密度泛函理论和线性化Muffin tin轨道紧束缚超原胞能带结构方法对掺杂团簇和晶体进行了计算。计算出的Cr掺杂GAN晶体的半金属行为与观察到的室温居里点相结合，使其成为自旋电子学应用的理想候选者。
2002-08-13 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
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
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
Room-Temperature Ferromagnetism in Co-Doped TiO$_2$ Anatase: Role of Interstitial Co
最近报道了Co掺杂的TiO $_2$纳米晶具有室温铁磁性。然而，对置换式Co掺杂的$Ab$ $initio$研究产生了比实验大得多的Co的磁矩。基于密度泛函理论的计算结果表明，取代Co离子进入TiO $_2$晶格后，容易发生簇合，从而使相邻的间隙四面体位置变得有利于Co的存在，产生了一个更像Co $_3$ O $_4$而不是CoTiO $_3$的局部环境.间隙Co破坏了周围替代Co的自旋极化，但显著提高了铁磁性的稳定性。在没有载流子的情况下，这种室温铁磁性只能由超交换相互作用来解释。
2003-06-15 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 in transparent Mn(II)-doped indium tin oxide films prepared by sol-gel process
我们观察到非常强的室温铁磁性（~1.5玻尔磁/锰）在光学透明的Mn（II）掺杂的氧化铟锡（ITO）薄膜。采用溶胶-凝胶法在钠钙石英玻璃衬底上制备了平均晶粒尺寸为10-22 nm、厚度为150-350 nm的纳米晶薄膜。当然，对于沉积在纯石英玻璃衬底上的膜，铁磁性质是弱的。薄膜的结构参数似乎是强烈的磁性能，这取决于基板的变化明显。透明导电ITO薄膜的室温铁磁性在磁光领域有着广泛的应用。
2008-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Mn-doped Sb2Te
我们报告说，Sb 2 Te，一个自然的超晶格相组成的两个元素Sb 2层交错与单一Sb 2 Te 3层，成为铁磁性在低温下掺杂与小百分比的Mn。铁磁性出现Mn浓度低至Sb 1.98Mn 0.02Te，其中铁磁性Tc为~ 8.6 K。Tc随化学计量材料中Mn含量的增加而降低，但随Sb 1.93-yMn 0.07Te 1 +y类型材料中Te过量的增加而增加，在y = 0时在~ 3 K开始，在y = 0.06时达到~ 8.9K的Tc。
2013-12-23 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
Atomic force microscopy study of the tetragonal to monoclinic transformation behaviour of silica doped yttria-stabilized zirconia
在过去的20年里，氧化锆的四斜晶系到单斜晶系的相变一直是广泛研究的主题[1-4]。转变的主要特征已经被确定，其马氏体性质现在被广泛认可[5-8]。更具体地说，成核和生长模型来描述转变的相关性被广泛接受。据报道，氧化锆髋关节头最近发生了断裂事件[9]，失效与t-m转换降解有关。在考虑用于降低对t-m相变的敏感性的材料解决方案中，添加二氧化硅作为掺杂剂的可能性似乎是有吸引力的。先前的研究已经揭示了通过在晶界和三相点处形成玻璃相来添加二氧化硅的有益效果。这种玻璃相已被证明可以降低残余应力水平[10]，减缓转变动力学。通过XRD的初步定量研究表明，这些材料对转化不太敏感。然而，转化传播的机制仍有待评估。
2017-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Half-Metallic Ferromagnetism in Transition-Metal Doped Boron Nitride Nanotubes
研究了Ni六方密排纳米线掺杂的锯齿形氮化硼（BN）纳米管。掺杂的BN纳米管是具有实质磁性的铁磁金属。发现Ni纳米线与BN纳米管之间的相互作用产生了一些特殊的磁性，Ni掺杂BN（9，0）纳米管表现出半金属性质，当Ni掺杂量大于1.4e/晶胞时，纳米管可以转变为半金属性质。本征半金属行为可以通过两种不同的方式实现：一种是用较小的BN纳米管包覆Ni纳米线，即，BN（8，0）纳米管，另一种方法是采用静水压均匀压缩Ni掺杂BN（9，0）纳米管。
2004-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism below the Stoner limit in La-doped SrB_6
自旋极化能带计算表明LaSr_7 B_{48}为弱铁磁态。这是尽管一个低的状态密度（DOS）和低斯通纳因子。磁性状态的原因被认为是与除了交换能量的势能增益，作为一个自旋分裂施加。像La DOS这样的杂质对这种效应至关重要。对Stoner因子进行了修正，并对最近观察到的掺杂六硼化物的弱铁磁性提供了解释。
2000-01-31 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
Interlayer ferromagnetism and insulator-metal transition in element-doped CrI3 thin films
二维层状材料的磁性研究引起了广泛的研究兴趣。对于具有层间反铁磁性的单斜相CrI 3，需要找到实现本征层间铁磁耦合的静态和鲁棒的方法。在这封信中，我们研究了电子结构和磁性的元素（例如，O、S、Se、N、P、As和C）掺杂的双层和三层CrI 3系统的第一性原理计算。结果表明，O、P、S、As和Se掺杂的CrI 3双层膜可以实现层间铁磁性。进一步的分析表明，掺杂少层CrI 3的层间铁磁耦合与局域自旋极化态的形成密切相关。这一发现表明，绝缘层间铁磁性可以实现在高掺杂浓度（大于8.33%）。当掺杂浓度小于8.33%，但大于2.08%时，绝缘体-金属相变可以发生，因为局部自旋极化状态渗透，形成连续的网格在几层CrI 3。
2022-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and Metamagnetism in Copper-doped Germanium Clathrate
铜掺杂的I型锗笼形物在90 K以下表现出弱磁性，包括铁磁性、反铁磁性和变磁转变。63 Cu NMR测量证实，这些转变是由于通过传导电子耦合的磁性缺陷的稀组合物，行为类似于磁性半导体。磁性测量表明局部的磁矩，归因于磁性离子簇，铁磁和反铁磁交换之间的竞争，也表明在铁磁相的玻璃态行为。核磁共振奈特位移和弛豫时间表明，导带是金属与一个大的科林加比。与平均场论的有序行为的比较给出了一个很好的解释铁磁转变。
2003-05-15 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
Grain boundary ferromagnetism in vanadium-doped In$_2$O$_3$ thin films
室温铁磁性在In $_2$ O $_3 thin films doped with 5 at.% vanadium, prepared by pulsed laser deposition at substrate temperatures ranging from 300 to 600 $ \，^{ \circ }{ \rm C} $. X-ray absorption fine structure measurement indicated that vanadium was substitutionally dissolved in the In$ _2 $O$ _3$主晶格中观察到，从而排除了钒化合物第二相的存在。基于SQUID磁强计和磁性圆二色性的磁性测量证实了磁性在晶界处，也在晶粒中。整体磁化源于晶粒和晶界之间的竞争效应。
2013-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Absence of Ferromagnetism in Mn-doped Tetragonal Zirconia
在最近的一封信中，在第一原理研究中已经预测，Mn掺杂的ZrO 2化合物可能是自旋电子学应用的良好候选者，因为预期其表现出的铁磁性远远超过室温。我们的目的是解决这个问题的实验锰掺杂四氧化锆。本文用标准固相平衡法制备了Y_（0.15）（Zr_（0.85-y）Mn_y）O_2（y=0，0.05，0.10，0.15&0.20）多晶样品。所获得的样品进行了仔细的特征在于，使用X射线衍射，扫描电子显微镜，元素颜色映射，X射线光电子能谱和磁化测量。从详细的结构分析，我们已经观察到，5%的Mn掺杂的化合物结晶成两种对称性（占主导地位的四斜晶系和单斜晶系），而更高的Mn掺杂的化合物被发现是在四斜晶系对称。Mn 3s芯能级X射线光电子能谱的谱分裂证实Mn离子处于Mn 3+氧化态，并表明局域磁矩约为4.5 μB/Mn。磁性测量表明，化合物高达10%的Mn掺杂是顺磁性与反铁磁相互作用。然而，更高的Mn掺杂化合物表现出局部亚铁磁有序。因此，没有铁磁性已被观察到的所有Mn掺杂的四相氧化锆样品。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Carrier free long-range magnetism in Mo doped one quintuple layer Bi2Te3 and Sb2Te3
实现量子反常霍尔效应（QAHE）的关键之一是长程铁磁性，目前只有在Cr或V掺杂的（Bi，Sb）2Te3体系中实验上实现了长程铁磁性。这两种元素都是3d过渡金属和4d过渡金属被发现是无效的，产生长程铁磁性的Bi2Se3。然而，4d元素的磁性掺杂能否实现长程铁磁性仍是一个悬而未决的问题。基于密度泛函理论计算，我们预测Mo掺杂的半导体Bi_2Te_3和Sb_2Te_3可以实现长程铁磁性。耦合强度与掺Cr的Bi_2Te_3和Sb_2Te_3的耦合强度相当。因此，Mo掺杂的Bi_2Te_3和Sb_2Te_3或它们的合金可以成为实现稀磁半导体和QAHE的新体系。
2019-07-31 cond-mat.mtrl-sci
Appearance of room temperature ferromagnetism in Cu-doped TiO$_{2-δ}$ films
本研究在脉冲激光沉积制备的Cu掺杂TiO₂薄膜中观测到室温铁磁性，结合从头算证实Cu最近邻的氧空位是铁磁性出现的关键，且Cu掺杂可促进氧空位形成，为稀磁半导体及自旋电子学材料研究提供了新依据。
2007-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in cobalt doped n-GaN
报道了Co+注入形成的Co掺杂n-GaN退火后样品的铁磁有序性。最高居里温度~ 250 K的记录为样品与8原子%的Co。粒子诱导的X射线发射沟道研究证实了在Ga晶格位的替代Co。磁性杂质周围的局部原子排列也使用拉曼研究进行了分析。一个无序的模型与载体介导耦合的本地磁矩负责观察到的铁磁有序。
2007-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic mechanism of high-temperature ferromagnetism in Fe, Mn, and Cr-doped InSb, InAs, and GaSb magnetic semiconductors
在最近的实验中，在铁磁半导体Fe掺杂的GaSb和InSb中报道了高于室温的高居里温度Tc，而在具有相同晶体结构的一些其他半导体（包括Fe掺杂的InAs和Mn掺杂的GaSb、InSb和InAs）中观察到20 K至90 K之间的低Tc。本文采用密度泛函理论和量子Monte Carlo方法，系统地研究了Fe，Mn，Cr掺杂GaSb，InSb，InAs磁性半导体的高温铁磁性起源。在稀释杂质极限下，计算表明，杂质Fe、Mn和Cr在相同的半导体中具有相似的磁关联。我们的结果表明，在这些实验中获得的高（低）Tc主要来自高（低）杂质浓度。此外，我们的计算预测Cr掺杂的InSb，InAs和GaSb的铁磁半导体，可能具有高的Tc。结果表明，（Ga，Fe）Sb和（In，Fe）Sb的高Tc不是由于载流子诱导机制，因为Fe ~（3+）不引入载流子。
2020-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism-based Tuning of Room-temperature Ferromagnetism in Mn-doped \b{eta}-Ga2O3 by Annealing Atmospher
采用聚合物辅助沉积法制备了具有室温铁磁性的Mn掺杂\b{eta} -Ga 2 O3（GMO）薄膜，研究了退火气氛（空气或纯O2）对薄膜结构和物理性能的影响。结果表明，退火气氛对样品中不同价态的空位缺陷浓度、Mn掺杂浓度和晶格常数均有调制作用。值得注意的是，在空气中退火的样品（GMO-air）表现出的饱和磁化强度为纯O2气体中退火的样品（GMO-O2）的170%倍，这可以通过氧空位（VO）控制的铁磁性来定量解释，这是由于VO的离域类氢电子与样品中Mn 2+、Mn 3+和Mn 4+离子的局部磁矩之间建立的束缚磁极化子。我们的研究结果提供了基于机制的RTFM在Ga 2 O3调谐的见解，并可能是有用的设计，制造和相关的自旋电子材料的应用。
2022-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Hysteresis in the magneto-transport of Manganese-doped Germanium: evidence for carrier-mediated ferromagnetism
本文报道了用Mn离子注入Ge，然后用脉冲激光退火的方法制备Ge：Mn铁磁半导体。得益于短时间退火，Mn注入Ge中的空穴浓度从10 $^{18}$提高到10 $^{20}$ cm $^{-3}$以上，提高了两个数量级。可能是由于高空穴浓度，我们观察到纵向和霍尔电阻表现出与磁化相同的磁滞，这通常被认为是载流子介导的铁磁性的标志。
2010-04-05 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
Strong Room-Temperature Ferromagnetism in Co2+-Doped TiO2 made from Colloidal Nanocrystals
合成了Co掺杂TiO 2纳米晶，并通过电子吸收光谱、磁圆二色性光谱、透射电子显微镜、磁化率、Co K壳层X射线吸收光谱和扩展X射线吸收精细结构测量对其进行了研究。纳米晶体是顺磁性的表面钝化配体隔离时，弱铁磁性（Ms = 1.5 × 10-3 mB/Co2+在300 K）聚集时，和强铁磁性（Ms = 1.9 mB/Co2+在300 K）旋涂成纳米晶薄膜时。X射线吸收数据表明，钴是在Co2+氧化态在所有样品。除了提供强有力的实验支持存在的内在铁磁性的钴掺杂的二氧化钛，这些结果表明，使用胶体二氧化钛稀释磁性半导体纳米晶体作为积木组装铁磁半导体纳米结构与潜在的自旋电子学应用的可能性。
2004-07-16 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
Roles of oxygen vacancies on ferromagnetism in Ni doped In2O3: A hybrid functional study
采用基于杂化泛函理论的第一性原理计算研究了氧空位对Ni掺杂In $_2$ O $_3$电子和磁性的影响.结果表明，Ni掺杂的In $_2$ O $_3$体系具有铁磁半导体特性。然而，氧空位的存在下，在相邻的Ni对之间的反铁磁耦合的氧空位桥接。反铁磁耦合被认为是由于强烈的Ni 3d-O 2 p杂化的超交换的主导作用。因此，氧空位在Ni：In $_2$ O $_3$多晶样品的较低饱和磁化强度中起关键作用，如在实验中观察到的。
2013-10-30 cond-mat.mtrl-sci
High Curie Temperature Ferromagnetism and High Hole Mobility in Tensile Strained Mn-doped SiGe Thin Films
基于IV族材料的稀磁半导体（DMS）对于与当前硅技术兼容的自旋电子器件是期望的。本工作首先采用射频磁控溅射法在Ge衬底上制备了Mn掺杂的非晶SiGe薄膜，然后采用快速热退火（RTA）方法进行晶化。经过快速热处理后，样品变为铁磁半导体，居里温度随Mn掺杂浓度的增加而升高，Mn掺杂浓度为5%时，居里温度达到280 K。实验结果表明，SiGe晶体的铁磁性来自于空穴介导过程，并被SiGe晶体中的张应变所增强。同时，为了消除反常霍尔效应（AHE）的影响，在33 T下进行了霍尔效应测量，结果表明，退火样品的空穴迁移率大大提高，最大值为~1000 cm 2/Vs，这是由于拉伸应变引起的能带结构调制。Mn掺杂SiGe薄膜具有高居里温度、高铁磁性和高空穴迁移率，为半导体自旋电子学提供了一个很有前途的平台。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Pervasive beyond room-temperature ferromagnetism in a doped van der Waals magnet: Ni doped Fe$_5$GeTe$_2$ with $T_{\text{C}}$ up to 478 K
在低维磁系统中，如准二维范德瓦尔斯（vdW）磁体中，长程磁序的存在引起了人们对新物理现象的深入研究。vdW Fe $_N$ GeTe $_2$（$N$ = 3，4，5; FGT）族由于其磁性的巨大可调谐性而是例外的。特别地，在$N$ = 5（F5 GT）下观察到高于室温的铁磁有序温度（$T_{\text{C}}$）。在这里，我们的研究表明，通过在F5 GT中用镍（Ni）取代铁（Fe），实现了创纪录的高$T_{\text{C}}$ = 478（6）K。重要的是，普遍的，超室温铁磁性存在于几乎整个掺杂范围的Ni-F5 GT的相图。我们认为，这一惊人的观察Ni-F5 GT可能是由于几个因素，其中结构改变增强三维磁耦合可能是关键的增强铁磁秩序。
2022-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Ferromagnetic Stability in Cu Doped Passivated GaN Nanowires
采用密度泛函方法研究了GAN：Cu纳米线的室温铁磁性。我们的研究结果表明，两个铜掺杂剂是最稳定的，当他们彼此接近。与块状GAN：Cu相比，我们发现Cu掺杂纳米线的磁化和铁磁性强烈增强，因为Cu td带的带宽由于NW的1D性质而减小。表面钝化被证明是至关重要的，以维持GAN：Cu纳米线的铁磁性。这些发现与实验观察结果非常一致，并表明这种类型的系统中的铁磁性可以通过控制主体材料的尺寸或形状来调节。
2008-07-06 cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen-induced Ferromagnetism in BaO
采用密度泛函理论和局域自旋密度近似方法，研究了N掺杂NaCl型BaO的室温铁磁性。原始的BaO是一种宽带隙半导体，然而，N诱导在费米能级的态密度大，这表明在斯通纳平均场模型内的磁不稳定性。自旋极化计算表明，N掺杂的BaO是一种真正的半金属，其中N具有大的磁矩，主要集中在N原子周围，在O位也观察到小的极化。磁性的起源与电子结构有关。N原子间的铁磁（FM）和反铁磁（AFM）耦合揭示了掺杂N原子具有FM基态，在Heisenberg平均场论中计算的相变温度（$T_{C}$）理论解释了N掺杂BaO中可能存在的室温FM.当掺杂发生在表面O位置时，氮也诱导铁磁性，并且具有比体N掺杂的BaO更小的缺陷形成能。对N掺杂的BaO的磁性也与Co掺杂的BaO进行了比较，我们认为N比Co具有更大的磁性调谐潜力。
2015-05-02 cond-mat.mtrl-sci
Significant enhancement of ferromagnetism in Zn$_{1-x}$Cr$_{x}$Te doped with iodine as an n-type dopant
研究了铁磁半导体Zn $_{1-x}$ Cr $_{x}$ Te中电荷杂质的附加掺杂效应。据发现，碘的掺杂，这是预期作为一个n型掺杂剂在ZnTe，带来了急剧增强的铁磁性的Zn $_{1-x}$ Cr $_{x}$ Te，而生长的薄膜保持电绝缘。特别是，在一个固定的Cr组成x = 0.05，铁磁转变温度Tc增加到300 K，最大由于碘掺杂从Tc = 30 K的未掺杂的对应物，而铁磁性消失，由于氮作为p型掺杂剂的掺杂。所观察到的系统的相关性的铁磁性与掺杂的电荷杂质的p-和n-型，建议杂质d-状态内的费米能级的位置的关键作用，讨论的基础上的双交换相互作用的铁磁性在这种材料中的一种机制。
2006-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Trends in Ferromagnetism in Mn doped dilute III-V alloys from a density functional perspective
已经研究了稀III-V合金中的Mn掺杂作为增强铁磁稳定性的途径。强价带弯曲预计在稀极限，这意味着铁磁稳定性的合金化，甚至在某些情况下增加强烈的修改。使用第一原理电子结构计算，我们表明，虽然共掺杂与V族阴离子增强了铁磁稳定性在某些情况下，当不考虑晶格弛豫的影响时，强杂质散射在弛豫结构中的铁磁稳定性降低的结果。
2009-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Fe-doped Ba6Ge25 Chiral Clathrate
我们成功地合成了Ba_6Ge_（25）包合物，每个分子式单元用Ge取代3个Fe。该手性包合物具有形成封闭笼和螺旋隧道网络的框架的Ge位点。Fe原子随机占据这些位置，并表现出高自旋磁矩。观察到的铁磁转变与Tc = 170 K，最高的观察到的Tc的磁性笼形物。然而，磁相是显著无序的，并且表现出向再入自旋玻璃相的转变。这种系统与其他稀磁半导体有许多共同的特点。
2003-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Carrier dependent ferromagnetism in chromium doped topological insulator $Cr_{0.2}Bi_xSb_{1.8-x}Te_3$
近年来，有报道指出铬掺杂拓扑绝缘体$Bi_xSb_{2-x}Te_3$薄膜具有载流子无关的铁磁性，这一现象不能用稀磁半导体的电流理论来解释。为了研究它是否与拓扑绝缘体独特的表面态有关，我们研究了$Cr_{0.2}Bi_xSb_{1.8-x}Te_3$单晶的结构、磁性和输运特性。居里温度$T_c$，这是确定从磁化和异常霍尔效应测量的Arrott图，被发现是成比例的$p^{1/3}$，其中p是空穴密度。这一事实支持RKKY相互作用与平均场近似的方案。这种载流子密度依赖性使得在未来的科学研究和自旋电子学应用中能够通过施加栅极电压来调节和控制磁特性。
2012-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Non-DMS related ferromagnetism in transition metal doped zinc oxide
我们回顾了最近的努力，使一个传统的半导体，即ZnO，铁磁性的过渡金属离子掺杂的手段陷阱。由于这些元素的溶解度相当低，在低温处理时形成第二相和产生缺陷会导致不希望的磁效应。其中，离子注入是一种掺杂方法，非常适合研究这些效应。通过主要集中在Fe，Co或Ni注入ZnO单晶，我们表明，有多种来源的铁磁性在这种材料中，很容易混淆的铁磁稀磁半导体（DMS）的形成。我们将集中讨论金属和氧化物沉淀物及其鉴别的困难。
2009-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Itinerant Ferromagnetism in p-doped Monolayers of MoS2
利用密度泛函理论研究了在半导体MoS2的单分子膜中引入空穴到形成价带顶部的Mo 4d带中诱导杂质带铁磁性的可能性.一个大的面外各向异性被发现为未成对的自旋绑定到替代受体杂质V，Nb和Ta的铁磁耦合，但最短的分离。使用分离依赖的交换相互作用作为输入的Monte Carlo计算，我们估计作为杂质浓度的函数的有序温度。对于约9%的V杂质，居里温度超过160 K的预测。在短的分离，限制了订购温度的单重态形成的解释，我们建议如何可以规避。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Reconsidering the possibility of room temperature ferromagnetism in Mn doped Zirconium oxide
在氧化物中掺杂过渡金属离子诱导长程铁磁有序的可能性在过去十年中已经成为一个非常令人兴奋的挑战。理论上，已经声称Mn掺杂的ZrO $_2$可以是非常有前途的自旋电子候选物，并且即使对于低Mn浓度也已经可以实现高临界温度。一些实验报道了室温铁磁性（RT-FM），而另一些则只有顺磁性。观察时，RT-FM的性质似乎是有争议的，没有明确的理解。在这项研究中，我们建议澄清和阐明一些存在的问题。详细研究了Mn掺杂ZrO $_2$的临界温度和低能磁激发。我们表明，居里温度在很大程度上被高估以前，由于热和横向波动，和无序的治疗不足。看来Mn-Mn耦合不能解释所观察到的RT-FM。我们认为，这可以归因于锰附近引起的大力矩之间的相互作用。这类似于氧化物、半导体和石墨烯/石墨中报道的非磁性缺陷诱导的铁磁性。
2013-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Mn-doped GaN: From Clusters to Crystals
采用第一性原理，用团簇的分子轨道理论和晶体的线性Muffin tin轨道紧束缚公式（LMTO-TB）研究了GaN团簇和晶体中掺杂Mn原子之间的磁耦合。基于密度泛函理论和广义梯度近似的交换和相关的计算，揭示了耦合是铁磁性的磁矩范围从2.0到4.0玻尔磁子每锰原子取决于它的环境。Mn原子也倾向于成簇并且与N原子的结合比与Ga原子的结合更强。Mn与GAN簇的显著结合进一步表明，可以通过使用提供大量内表面位点的多孔衬底来增加GAN中的Mn浓度。
2002-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism below 10 K in Mn doped BiTe
铁磁性在10 K以下的[Bi0.75Te0.125Mn0.125]Te中观察到。该材料具有BiTe结构，其由每个晶胞的两个Te-Bi-Te-Bi-Te块和一个Bi-Bi块的堆叠制成。晶体结构分析表明，Mn是本地化的Bi 2块，并伴随着等量的TeBi反位占有的Bi 2 Te 3块。这些TeBi反位缺陷大大提高了Mn的溶解度。这通过比较[Bi 1-xMnx]Te和[Bi 1 -2xTexMnx]Te系列来证明;在前者中，溶解度被限制为x = 0.067，而后者具有xmax = 0.125。[Bi 1-xMnx]Te的磁性随x变化很小，而[Bi 1 -2xTexMnx]Te的磁性则显示出明显的变化，导致x > 0.067时的铁磁性。在铁磁样品中观察到磁滞现象和反常的霍尔效应。
2006-09-20 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
Tunable Ferromagnetism and Thermally Induced Spin Flip in Vanadium-doped Tungsten Diselenide Monolayers at Room Temperature
过渡金属二硫属化合物（TMDs）优异的光电和谷电子性能引起了科学界的广泛关注。在TMD中诱导长程铁磁性（FM）的替代方案是通过引入磁性掺杂剂以形成稀磁半导体。增强这些半导体中的铁磁性不仅代表了现代TMD自旋电子学的关键一步，而且还可以探索新的令人兴奋的维度驱动的磁性现象。为此，我们在室温下和热诱导自旋翻转（TISF）在单层的V-掺杂WSe 2的可调铁磁性。随着钒浓度的增加，饱和磁化强度增加，并且在~4at. %钒;有史以来最高的掺杂/合金化水平达到V掺杂的WSe2单层。TISF发生在~175 K，并在向室温增加温度时变得更加明显。我们表明，TISF可以通过改变WSe 2单层内的钒浓度来操纵。我们归因于TISF的磁场和温度依赖翻转的最近的W-网站的磁矩是反铁磁耦合到的V磁矩在基态。这是完全支持最近的自旋极化密度泛函理论计算。我们的研究结果为基于原子级薄磁性半导体的新型自旋电子和谷电子纳米器件的开发铺平了道路，并刺激了在这一迅速扩大的二维磁性研究领域的进一步研究。
2020-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature ferromagnetism in carbon-implanted ZnO
在通过脉冲激光沉积生长的碳掺杂ZnO膜中已经观察到意外的铁磁性[Phys.Rev.Lett. 99，127201（2007）]。本文采用离子注入的方法在ZnO薄膜中引入碳元素。观察到室温铁磁性。我们的分析表明，（1）C掺杂的铁磁性ZnO可以通过替代方法，即离子注入，和（2）碳的化学参与的铁磁性被间接证明。
2008-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Nitrogen-doped MgO
用密度泛函方法计算了掺氮MgO的磁态，其中N取代O的浓度在1%和浓缩极限之间。发现N原子是磁性的，每个N原子具有1个玻尔磁子的磁矩，并且通过双交换机制进行铁磁相互作用。当达到逾渗阈值时，在约1.5%的有限浓度以上建立长程磁序。居里温度随浓度的增加而线性增加，当浓度为10%时，居里温度约为30 K。除了单个氮原子的取代外，还讨论了间隙氮原子、氮原子团簇及其结构弛豫对磁性的影响。工程更高的居里温度的可能方案进行了分析，与居里温度的增加是难以实现的结论，需要特别注意的化学选择。
2009-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Highly spin-polarized carriers and strong ferromagnetism in doped perovskite antiferromagnetic semiconductors
本研究通过第一性原理模拟证实，对CaTcO₃和NaOsO₃等室温钙钛矿反铁磁半导体进行载流子掺杂可获得高自旋极化特性与强铁磁性，为自旋电子器件提供了新的候选材料体系。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
