Prediction of 2D ferromagnetism and monovalent europium ions in the EuBr/graphene heterojunctions
铕是稀土元素之一，具有+2和+3价态，已广泛用于材料的磁性改性。基于密度泛函理论的计算，我们预测了二维EuBr/石墨烯异质结具有金属性、巨大的本征铁磁性（约7.0 μB/Eu）和特殊的一价Eu离子。电子局域函数（ELF）、差电荷密度和Bader电荷分析表明，EuBr薄膜与石墨烯之间存在阳离子-π相互作用，这解释了这些异质结的稳定性。石墨烯作为衬底，使EuBr单层晶体的稳定性，其中EuBr发挥重要作用，产生铁磁性和增强异质结中的金属性。使用蒙特卡罗模拟来估计居里温度约为7 K，该温度与磁配置一起可以通过外部应变和电荷载流子掺杂进一步调制。总的来说，我们的理论工作预测了新型2D铁磁EuBr/石墨烯异质结的性质，提出了将2D本征铁磁金属卤化物晶体与石墨烯结合的可能性，并在下一代电子，自旋电子器件和高性能传感器中开辟了新的前景。
2021-11-12 cond-mat.mes-hall 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
Kinetic exchange vs. room temperature ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
在内部参考规则和III-V族和II-VI族稀磁半导体中已知的能带偏移的指导下，我们讨论了获得载流子感生铁磁性所需的p型导电性的可行性，以及浅杂质掺杂可能导致双交换驱动的铁磁性的情况。我们考虑了动力学交换对p-d杂化、磁性离子的电子构型以及主体材料的价带与磁性离子之间的电荷转移能量的依赖性。在Mn基II-VI族化合物中，空穴诱导铁磁性需要受主掺杂。然而，对于一些Mn-、Fe-或Co-基III-V磁性半导体，后者是可能的而没有任何掺杂。在Fe或Co的氮化物中，当存在受主掺杂时，可望产生T_C> 300 K的载流子诱导铁磁性。
2002-01-02 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Ferromagnetism in Eu doped ZnO
本文报道了注入态Eu掺杂ZnO（ZnO：Eu）的室温铁磁性。为了解决铁磁性的起源ZnO：Eu系统的从头计算进行。结果表明，由于Eu离子在完整ZnO中倾向于反铁磁排列，ZnO的点缺陷导致了铁磁性。
2010-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in substituted zinc oxide
在（110）取向的ZnO薄膜中观察到室温铁磁性，其中Sc，Ti，V，Fe，Co或Ni的含量为5at%，而Cr，Mn或Cu的含量为5at%。有大的时刻，1.9和0.5 μ B/原子的Co和Ti取代的氧化物，分别。Sc-取代的ZnO也显示了0.3 μ B/Sc的时刻。磁化强度是非常各向异性的，取决于所施加的场相对于R-切割蓝宝石衬底的取向的变化高达三倍。结果进行解释的自旋分裂施主杂质带模型，它可以占铁磁性绝缘或导电高k氧化物的磁性离子的浓度远远低于逾渗阈值。铁磁性随薄膜生长过程中氧压的变化证明了铁磁性与缺陷浓度之间的联系。
2004-06-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Charge Transfer Excited State Contributions to Polarity Dependent Ferromagnetism in ZnO Diluted Magnetic Semiconductors
电荷转移电子结构和极性相关的高TC铁磁性的TM2+：ZnO DMS（TM2+ = 3d离子）之间的密切联系被证明。从电荷转移能预测的TM2+：ZnO DMS的3D系列的铁磁性趋势很好地再现了实验趋势。这些结果为理解n型和p型铁磁氧化物DMS提供了统一的基础。
2005-10-24 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
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
Understanding insulating ferromagnetism in LaCoO3 films under tensile strain
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
研究揭示了在拉伸应变下LaCoO3薄膜中出现的绝缘铁磁态的微观起源，通过密度泛函理论计算发现高自旋和低自旋Co³+离子有序排列导致绝缘态。
2026-04-06 cond-mat.mtrl-sci
X-ray Anomalous Scattering of Diluted Magnetic Oxide Semiconductors: Possible Evidence of Lattice Deformation for High Temperature Ferromagnetism
我们研究了在金红石型和金红石型Ti_{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ thin films that exhibit room-temperature ferromagnetism. Intensities of the x-ray Bragg reflection from the films were measured around the $ K $-absorption-edge of Co. If the Co ions randomly substitute on the Ti sites, the intensity should exhibit an anomaly due to the anomalous dispersion of the atomic scattering factor of Co. However, none of the anatase and rutile samples did exhibit an anomaly, unambiguously showing that the Co ions in Ti$ _{1-x} $Co$ _{x} $O$ _{2-delta} $ are not exactly located at the Ti sites of TiO$ _2 $. The absence …
2007-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin interactions of interstitial Mn ions in ferromagnetic GaMnAs
最近报道的卢瑟福背散射和粒子诱导的X射线发射实验表明，在低温MBE生长的GaMnAs的一个显着的一部分，纳入Mn原子占据四面体的晶格间隙网站。在这里，我们研究这些间隙离子的磁性。我们表明，他们不参与空穴诱导铁磁性。此外，Mn间隙双施主可以与最近的替代Mn受体形成对-我们的计算证据表明，这种对中的自旋通过超交换反铁磁耦合。我们还表明，对于Mn离子在其他的，六方晶系，间隙位置（这似乎是在GaMnBeAs样品的情况下）的p-d相互作用的孔，负责的铁磁性，是非常抑制。
2002-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Absence of ferromagnetism in Co and Mn substituted polycrystalline ZnO
讨论了磁性过渡金属离子Mn和Co取代半导体ZnO的性质，取代基分数范围为$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
Origin of ferromagnetism in Cs$_2$AgF$_4$: importance of Ag - F covalency
采用密度泛函方法对La $_2$ CuO $_4$的等电子、等结构类似物Cs $_{2}$ AgF $_{4}$的磁性进行了研究.发现其基态是铁磁性的，几乎是半金属性的。我们发现Ag- $d$和F- $p$态的强杂化。大量的力矩驻留在F原子上，这对于卤化物是不寻常的，并且反映了该化合物中Ag（II）离子的化学性质。这提供了铁磁性的机制，我们发现它是巡回性质，一个由F上的Hund耦合增强的Stoner不稳定性的结果。
2006-04-06 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
Disentangling defect-induced ferromagnetism in SiC
我们提出了一个详细的调查与氖离子轰击SiC单晶的磁性。通过仔细测量原始和辐照SiC的磁化强度，我们将SiC的磁化强度分解为顺磁、超顺磁和铁磁贡献。铁磁性的贡献仍然远高于室温，并表现出明显的磁各向异性。我们定性地解释了作为一个内在的缺陷的聚集倾向的结果的磁性。
2014-01-22 cond-mat.mtrl-sci
A story of high-temperature ferromagnetism in semiconductors
对多功能材料的全面研究导致了半导体和氧化物的发现，这些半导体和氧化物显示出在室温下持续存在的铁磁性特征。在本教程审查这些材料的合成方法，以及元素特定的纳米分析工具的应用，特别是涉及同步辐射和电子显微镜，描述和显示，揭示纳米尺度相分离的存在。讨论了控制磁性阳离子聚集的各种方法以及凝聚或稀磁半导体的铁磁性的机制。最后，在不含磁性离子的半导体中是否可能存在高温铁磁性的问题也被提及。
2011-01-10 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
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 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
Microscopic Origin Of Room Temperature Ferromagnetism in a Double Perovskite Sr$_2$FeReO$_6$: a first principle and model Hamiltonian study
在双钙钛矿（A $_2$ BB $'$ O $_6$）中令人困惑的室温铁磁性观察，尽管具有被非磁性B $'$ -离子稀释的B-离子的磁晶格，已经对Sr $_2$ FeReO $_6$进行了检查。利用{ \it Ab-initio}自旋螺旋电子结构计算方法，在倒易空间中确定了进入扩展海森堡模型的交换相互作用，然后用Monte Carlo模拟经典求解，确定了铁磁转变温度T $_c$ .我们发现，必须考虑现场库仑相互作用在pH 6 Re网站（$U$），以获得T $_c$接近实验值。对$ab$ - $initio$电子结构的分析以及适当的模型哈密顿量追踪了T $_c$与$U$的增强的起源，即在这些位点引入的增强的交换分裂。这反过来又使反铁磁交换通道不稳定，从而增强T $_c$。通过与Sr $_2$ FeMoO $_6$的情况进行对比，检查在非磁性网站的占用的作用。
2022-02-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio study of ferromagnetism induced by magnetic impurities in rutile TiO2
采用第一性原理密度泛函方法，研究了Mn、Fe、Co和Ni掺杂的金红石型TiO2在两种不同杂质浓度（25%和6.25%）下的磁性.假设磁性杂质替代Ti离子，使用全势线性增强平面波（FLAPW）方法进行计算。我们的研究结果表明，系统（与Ni掺杂的TiO 2除外）是铁磁性的。我们还发现极化主要发生在杂质位置，杂质的磁矩与杂质浓度无关。
2008-04-23 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
Mechanism responsible for initiating room temperature ferromagnetism and spin polarized current in diluted magnetic oxides
实现稀磁氧化物（DMO）自旋电子学的主要障碍是与其高TC铁磁性和自旋极化电流相关的未知电子结构以及如何通过制造技术来操纵所需的电子结构。我们证明，微调的电子结构和能带结构可以修改启动DMO性能。有趣的是，在半导体状态下，掺杂的Co离子和氧空位贡献了不可忽略的磁矩;并且这些磁矩之间的磁耦合由局域载流子通过高度自旋极化跳跃输运介导。这些结果揭开了自旋电子特性与理想的电子状态的起源的神话，从而为未来的应用重新打开了大门。
2015-11-09 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
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
Awaking of ferromagnetism in GaMnN through control of Mn valence
对分子束外延生长的GaMnN薄膜样品进行轻度氢化处理，使其室温铁磁性被激活。用Mn-L2，3近边X射线吸收精细结构（NEXAFS）技术监测Mn原子的局域环境。掺杂的Mn离子存在于Ga的置换位点在氢化之前和之后。未检测到第二相。通过氢化，Mn的主价从+3变为+2。这一结果支持了Mn ~（2+）和Mn ~（3+）共存时产生铁磁性，Mn带隙中的空穴介导磁耦合的模型。
2006-08-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Do As antisites destroy the ferromagnetism of (Ga,Mn)As?
该研究利用密度泛函理论分析 As 反位缺陷对 (Ga,Mn)As 铁磁性的影响，揭示空穴补偿及交换竞争机制可解释实验差异。
2000-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and Curie temperature of Vanadium-doped Nitrides
利用KKR-LSDA-CPA研究了钒掺杂氮化物（AlN、GAN和InN）的电子结构、磁性离子间的交换作用机制和居里温度。结果表明，在低浓度时，铁磁超交换作用机制占主导地位，但在足够高的浓度（x > 0.10）时，反铁磁超交换作用出现，降低了铁磁性的稳定性，特别是对于掺钒AlN和掺钒GAN.平均场近似下的居里温度的估计表明，钒掺杂的氮化物的居里温度超过室温与钒的几个成分。
2005-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Room-temperature ferromagnetism at an oxide/nitride interface
异质界面由于其强纠缠的电子自由度而导致了新的电子和磁态的发现。单相铬化合物总是表现出反铁磁性，符合古登努-金盛规则的预测。到目前为止，铬离子之间通过杂阴离子的交换耦合还没有被探索，相关的量子态是未知的。本文报道了氧化铬（Cr2 O3）-氮化铬（CrN）超晶格的成功外延合成和表征。室温铁磁自旋有序实现在这两个反铁磁体之间的界面，和效果的大小随层厚度的增加而衰减。第一性原理计算表明，通过跨界面的阴离子杂化，Cr 3+离子之间的强铁磁自旋相互作用产生最低的总能量。这项工作打开了大门，从根本上理解氧化物-氮化物界面的意外和特殊性质，并提供了在低维量子异质结构的隐藏相。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Quenching of Ferromagnetism in InMnAs Induced by Intense Laser Irradiation
铁磁InMnAs的时间分辨磁光克尔谱揭示了两个不同的{ \em退磁}过程-快（$<1$ ps）和慢（$\sim$ 100 ps）。这两种成分随着温度的升高而减少，并且在居里温度以上不存在。快分量随泵浦功率快速增长，并在高注量（$>10$ mJ/cm $^2$）下饱和;饱和值表示在亚皮秒时间尺度上铁磁性的{ \em完全淬灭}。我们将这种快速动力学归因于通过光载流子和Mn离子之间的$p$交换相互作用的自旋加热，而$\sim$ 100 ps分量被解释为自旋-晶格弛豫。
2005-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin and pressure dependence of ferromagnetism in A2Mn2O7 pyrochlores (A=Y, In, Lu, and Tl)
近年来，人们采用非传统机制来解释A_2Mn_2O_7高温超导体（A=Y，In，Lu和Tl）的铁磁基态和居里温度随压力的降低.在这里，我们表明，使用微扰展开的Mn-O跳跃项，这两个功能可以理解的superexhange模型内，只要原子内的氧相互作用被适当地考虑。由In（5s）/Tl（6s）带介导的Mn离子之间的额外耦合产生这两种化合物的较高Tc，这种机制增强了它们在较高压力下的铁磁性。
2000-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetism in defect-ridden oxides and related materials
高温铁磁性在含少量磁性掺杂物的氧化物薄膜和纳米颗粒中的存在仍然存在争议。有些人认为这些材料是稀磁半导体，而另一些人认为它们是铁磁性的，只是因为磁性掺杂剂形成了二次铁磁性杂质相，如钴金属或磁铁矿。也有d0系统和其他不含磁性离子的缺陷氧化物的报道。在这里，我们调查二氧化钛（金红石）含有1 - 5%的铁阳离子，并发现，室温铁磁性的脉冲激光沉积制备的薄膜是不是由于磁有序的铁。薄膜既不是稀磁半导体，也不是铁基铁磁杂质相的宿主。提出了一种新的缺陷相关的铁磁性模型，该模型涉及自旋分裂缺陷带，该缺陷带由来自邻近电荷库的电荷转移填充，在本例中，氧化物晶格中的Fe 2+和Fe 3+离子的混合物。该模型的相图显示了非均匀的Stoner铁磁性如何取决于电子总数Ntot、Stoner交换积分I和缺陷带宽W;带占有率由d-d库仑相互作用U决定。存在铁磁金属、半金属和绝缘体以及铁磁金属和绝缘体的区域。高温斯通纳磁性的一个特征是无滞后磁化曲线，其在室温以下实际上与温度无关。这与由局部偶极场确定的游荡铁磁轴有关。磁化强度受缺陷浓度的限制，而不受3d掺杂的限制。只有1 - 2%的薄膜是磁性有序的。
2010-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Crystal growth engineering and origin of the weak ferromagnetism in antiferromagnetic matrix of orthochromates from $t$-$e$ orbital hybridization
本文报道了准铁电原铬酸盐磁性的实验和理论研究。成功地生长了RECrO $_3$（RE = Y、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu）化合物家族的大单晶。中子劳厄研究表明，所获得的单晶质量良好。外加磁场和温度相关的磁化强度测量揭示了它们的内禀磁性，特别是反铁磁（AFM）转变温度。采用Perdew-Burke-Ernzerhof泛函加Hubbard $U$方法进行了电子结构的密度泛函理论研究。对晶体信息和磁性进行了系统的理论优化。当RE $^{3+}$阳离子从Y $^{3+}$和Eu $^{3+}$变化到Lu $^{3+}$离子时，计算的$t$ - $e$轨道杂化度和Néel温度的行为与实验确定的AFM转变温度相似，具有阳离子半径的变化。我们发现$t$ - $e$杂化是各向异性的，导致了Cr $^{3+}$亚晶格的磁各向异性.这用最近邻$J_1$ - $J_2$模型进行了评价。我们的研究提供了$t$ - $e$杂化过程中的电子结构的图片，而改变RE离子和揭示的性质的弱铁磁性共存占主导地位的反铁磁性。大尺寸RECrO $_3$单晶的出现为正铬酸盐的进一步研究奠定了基础。
2022-03-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
High temperature ferromagnetism in Co-implanted TiO2 rutile
本文报道了不同注入剂量的Co离子注入金红石型TiO_2单晶的结构、磁性和电子性质。在室温及以上的强铁磁性观察到在TiO2金红石板钴离子注入后，与钴离子注入剂量依赖的磁性参数。虽然结构数据表明金属钴簇的存在下，在XAS光谱中的钴L3边缘的多重态结构给出了明确的证据，为一个替代的钴2+状态。对Co离子注入TiO2薄膜的结构和磁性能进行了详细的分析，结果表明Co离子注入TiO2薄膜中存在两个磁相。一种是由于注入的磁性钴离子在金红石相中形成长程铁磁有序而形成的铁磁相，另一种是由于注入区形成金属钴团簇而形成的超顺磁相。利用X射线共振磁散射技术研究了Co离子注入TiO_2单晶中Co、O和Ti的元素比磁化强度。磁二向色性观察到在钴L的边缘，以及在O K边缘。本文还讨论了导致取代钴离子在基质中形成铁磁有序的相互作用机制。
2008-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic configuration of Mn ions in the $π$-d molecular ferromagnet $β$-Mn phthalocyanine studied by soft x-ray magnetic circular dichroism
用X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了分子铁磁体$β$-Mn酞菁（$β$-MnPc）的电子结构.根据实验结果和随后的团簇模型计算，我们发现，在$β$-MnPc中的铁磁Mn离子主要处于$^4$ $E$ $_g$基态，（$e$ $_{g}$）（$b$ $_{2g}$）$^1$（$a$ $_{1g}$）$^1$ [Mn $^{2+}$态的[（$d_{xz,yz}$）$^3$（$d_{xy}$）$^1$（$d_{z^{2}}$）$^1$ ]构型。考虑到具有$^4$ $E$ $_g$基态的MnPc的最高占据分子轨道（HOMO）源自Mn $^{2+}$离子的$a$ $_{1g}$轨道，提出通过酞菁环的$π$轨道的$a$ $_{1g}$ - $a$ $_{1g}$交换耦合在$β$-MnPc的铁磁性中起着至关重要的作用。
2012-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism and magneto-dielectric effect in insulating LaBiMn4/3Co2/3O6 thin films
采用脉冲激光沉积技术在（001）取向的SrTiO 3和LaAlO 3衬底上制备了高质量的钙钛矿型LaBiMn 4/3Co 2/3 O 6外延薄膜。磁化强度测量揭示了一个强的磁各向异性和铁磁行为，这是在协议与Mn 4+和Co2+离子，这是随机分布在B-网站之间的超交换相互作用。一个明显的异常是在130 K的介电测量中观察到对应的发病的磁有序，这表明耦合。在此温度以上，外在麦克斯韦-瓦格纳效应占主导地位。这些结果解释了使用拉曼光谱研究表明，弱自旋晶格相互作用围绕这个磁性转变。
2008-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Highly Enhanced robust room temperature ferromagnetism in CVD-grown nano-dimensional MoS2 flakes by modifying edges and defect engineering
本研究通过低能氩离子辐照在CVD生长的MoS2薄片中引入硫空位和边缘结构，实现了高达4.18 emu/g的室温铁磁性增强，为二维材料磁性调控提供了新途径。
2025-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Growth of a New 8H Perovskite Sr8Os6.3O24 Exhibiting High TC Ferromagnetism
合成了一种新的孪晶六方钙钛矿化合物Sr_8 Os_（6.3）O_（24）的单晶，并测定了其结构和磁性。该化合物为六方晶系，晶胞参数a = 9.6988（3），c = 18.1657（5）。该结构是具有层序列（ccch）2的八层六方B位缺陷型钙钛矿，并且代表了采用双晶选择的5d氧化物中六方结构的第一个实例。样品在430 K以下表现出自发铁磁磁化，饱和磁矩为0.11 μB/Os离子。这是对于在B位点仅含有5d离子的任何块状钙钛矿报道的最高居里温度（TC）。
2021-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Origin and control of high-temperature ferromagnetism in semiconductors
对多功能材料的广泛的实验和计算研究已经导致了半导体和氧化物系统的发展，例如（Ga，Mn）N，（Zn，Cr）Te和HfO2，其尽管具有小的或名义上为零的磁性元素浓度，但表现出令人惊讶的稳定的铁磁特征。在这里，我们表明，（Zn，Cr）Te的铁磁性，以及相关的磁光和磁输运功能，主要是由富铬（Zn，Cr）Te金属纳米晶体嵌入在贫铬（Zn，Cr）Te矩阵的形成。重要的是，这些纳米晶体的形成可以通过在外延期间操纵Cr离子的电荷状态来控制。这些发现提供了对广泛的半导体和氧化物中铁磁性起源的深入了解，并指出了这些复合系统的可能功能。此外，他们展示了自组织纳米结构制造的自下而上的方法，该方法适用于任何系统，其中组分的电荷状态取决于主体半导体中的费米能级位置。
2008-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Characterization of Magnetic Components in the Diluted Magnetic Semiconductor Zn$_{1-x}$Co$_x$O by X-ray Magnetic Circular Dichroism
我们报告的结果X射线吸收（XAS），X射线磁圆二色性（XMCD），和光电子实验{\it n}型锌$_{1-x}$钴$_x$ O（$x=0.05$）薄膜，这表明在室温下的铁磁性。的XMCD光谱显示的多重态结构，由氧四面体配位的钴$^{2+}$离子的特征，这表明铁磁性来自Co离子取代锌网站在ZnO。的磁场和温度依赖性的XMCD谱意味着非铁磁性的Co离子之间的强反铁磁耦合。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms of Carrier-Induced Ferromagnetism in Diluted Magnetic Semiconductors
本文分析了目前文献中对无序磁性离子系统中载流子感生铁磁性问题的两种不同的近似方法，一种是基于交换平均场的自洽方法，另一种是基于RKKY相互作用的近似方法。我们在精确可解模型的框架下的计算表明，两种不同的贡献系统的磁特性代表这些方法。一个源于载体-离子交换相互作用的对角部分，其对应于平均场近似。另一个源于描述离子自旋通过自由载流子相互作用的非对角部分。这两种贡献可以负责不同的磁性，所以上述方法是互补的，而不是替代。提出了一种通用的方法，并与不同的近似所考虑的问题进行比较。
1999-08-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanism of carrier-induced ferromagnetism in magnetic semiconductors
在考虑杂质随机分布和局域自旋热涨落的情况下，采用相干势近似（CPA）对Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As中的载流子（空穴）态进行了模型计算.结果表明，Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As带尾的{ \it p}空穴不像自由载流子，而是实际上束缚在杂质位上.载流子自旋强烈耦合到Mn离子上的局域{ \it d}自旋。载流子在Mn位之间的跳跃通过双交换机制导致局域自旋的铁磁有序化。用常规参数计算的居里温度与实验结果符合较好。
2002-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Observation of a possible diluted ferromagnetism above room temperature in cobalt-substituted LaTa(O,N)3-d
自2000年以来，在材料研究中的密集努力开发了在室温以上表现出高温（HT）铁磁性的稀磁半导体，但没有成功。在此，实现了基于钙钛矿型氮氧化物LaTa 1-xCox（O，N）3-d（x = 0.01，0.03，0.05）的可能的第一块体稀释HT-铁磁非金属材料。合成粉末的居里温度超过600 K，样品的磁化强度足够大，可以直接被永磁体吸引。钴簇作为所观察到的HT-铁磁性的可能来源可以排除，因为所有应用的表征方法验证相纯度。应用常规和元素特定的磁力意味着铁磁中间自旋（IS）的Co 3+，这是包括在铁磁基质。这表明现有的晶体结构，观察到的阴离子空位，和引入的钴离子之间的复杂的磁相互作用。这些结果为进一步稀释HT铁磁半导体的实验研究和设计奠定了基础。
2022-08-05 cond-mat.mtrl-sci
$d^0$ half-metallic ferromagnetism in CaN and CaAs pnictides: An ab initio study
常规的磁性发生在含有过渡金属或稀土离子并具有部分填充的$d$或$f$壳的系统中。理论上预测，IA和IIA族与IV和V的化合物在某些结构相中是铁磁半金属，这使它们成为自旋电子学应用的新候选者。利用密度泛函理论研究了二元化合物CaN和CaAs的磁性.关于类似磁性材料的结构和CaAs合成的实验结果，我们考虑了两种立方结构：岩盐（RS）和锌（ZB），和四种六方结构：NiAs，纤锌矿（WZ），反NiAs和NaO。计算结果表明，立方相、NiAs和纤锌矿结构的CaN以及仅为锌钛矿相的CaAs具有铁磁基态，磁矩为$1μ_B$ .电子结构分析表明，磁性来源于负离子$p$态。在磁性结构的费米能级上存在平坦的$p$带和高的态密度，引起了Stoner自旋分裂和自发铁磁性。
2017-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller Distortion and Ferromagnetism in the Dilute Magnetic Semiconductors GaN:Mn
利用第一性原理总能量方法，我们研究了III-V族稀磁半导体GaAs：Mn和GAN：Mn立方锌层结构中的Jahn-Teller畸变。对于Ga位上的孤立Mn杂质的结果表明，在GaAs中没有明显的影响，而在GAN中存在Jahn-Teller效应，其中杂质周围的对称性从T $_{d}$变为D $_{2d}$或C $_{2v}$。GAN中的大效应是由于局部d $^4$特性而发生的，该特性通过畸变而进一步增强。在具有低Mn浓度的立方GAN中，较低的对称性应该是实验上可检测到的，并且应该受到电荷补偿（空穴的减少和Mn离子向d $^5$的转化，而没有Jahn-Teller效应）的影响。Jahn-Teller效应大大降低，因为由于Mn-Mn相互作用，每个Mn位点处的对称性降低。铁磁性的趋势被发现是更强的GAN：Mn比GaAs：Mn和仅略有减少的电荷补偿。
2004-11-16 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
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
Depth-resolved profile of the interfacial ferromagnetism in $CaMnO_{3}/CaRuO_{3}$ superlattices
本文利用先进X射线光谱与散射技术结合密度泛函计算，揭示CaMnO3/CaRuO3超晶格中界面铁磁性延伸至多个晶胞且呈不对称剖面，其机制为Ru向Mn电荷转移驱动的双交换作用，并受氧空位缺陷调控，展示了点缺陷工程调控界面磁性的潜力。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Role of Ce 4f hybridization in the origin of magnetism in nanoceria
纳米CeO 2（nanoceria）是一种具有d 0铁磁性的典型体系。使用X-射线吸收光谱，X-射线磁性圆二色性和建模的组合，我们表明，纳米结构，缺陷和无序，和非化学计量创建磁极化的Ce 4f和O 2 p杂化状态捕获的空位轨道（Vorb）是至关重要的铁磁性。此外，我们表明，外来离子（Fe和Co）提高了在Ce 4f网站的时刻，而Vorb的数量是不变的，明确指出轨道杂化的机制是关键的缺失成分，以了解意想不到的铁磁性在许多纳米级稀磁性氧化物和半导体。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Suppression of carrier induced ferromagnetism by composition and spin fluctuations in diluted magnetic semiconductors
我们提出了一种方法来考虑空间（组成）和热波动的“无序”磁模型（如海森堡，伊辛）与给定的空间依赖性的磁自旋相互作用。我们的方法是基于引入波动分子场（而不是平均场）之间的自旋作用。自洽地导出了上述场的分布函数。在一般情况下，该函数不是高斯函数，后者的渐近性仅发生在足够大的自旋（磁性离子）浓度$n_i$。我们的方法允许导出的临界温度$T_c$的铁磁相变相对于上述波动的方程。我们将我们的理论应用于分析组分涨落对具有RKKY间接自旋-自旋相互作用的稀磁半导体（DMS）中$T_c$的影响。
2001-06-20 cond-mat.dis-nn 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
Ferromagnetic transition metal implanted ZnO: a diluted magnetic semiconductor?
最近的理论工作预测，一些半导体（如ZnO）掺杂磁性离子是稀磁半导体（DMS）。在DMS中，磁性离子取代了主体半导体的阳离子位置，并通过自由载流子耦合，从而产生铁磁性。由于磁性离子在半导体基质中的固溶度限制，产生DMS材料的主要障碍之一是形成第二相。在我们的研究中，过渡金属离子注入到ZnO单晶的峰值浓度为0.5-10原子%。我们建立了结构和磁性之间的相关性。通过同步辐射X射线衍射（XRD），观察到第二相（Fe、Ni、Co和铁氧体纳米晶体），并已被确定为铁磁性的来源。由于它们相对于主体晶体的不同结晶取向，这些纳米晶体在某些情况下非常难以通过简单的Bragg-Brentano扫描检测到。这导致了使用XRD来排除DMS材料中的次级相形成的缺陷。作为比较，稀释在ZnO膜中的Co的溶解度范围在10和40原子%之间使用不同的生长条件脉冲激光沉积。这种稀释的Co掺杂的ZnO薄膜显示出顺磁性行为。然而，只有Co掺杂的ZnO薄膜的磁电阻揭示了可能的s-d交换相互作用相比，Co注入ZnO单晶。
2009-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Unconventional carrier-mediated ferromagnetism above room temperature in ion-implanted (Ga, Mn)P:C
离子注入Mn离子到空穴掺杂的GaP已被用来诱导高于室温的铁磁行为的最佳Mn浓度接近3at.%。当Mn剂量从3at.%增加或减少时，磁性被抑制。值，或者当使用n型GaP衬底时。在低温下，饱和磁矩大约是一个玻尔磁子的数量级，根据布洛赫定律T^3/2磁化强度的依赖关系推断出的自旋波刚度提供了居里温度的估计值Tc = 385 K，超过了实验值Tc = 270 K。铁磁团簇和滞后的存在下，至少330 K的温度是由于无序和接近金属绝缘过渡。
2002-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
