Defects-Driven Ferromagnetism in Undoped Dilute Magnetic Oxides: A Review

Ning, Shuai; Zhan, Peng; Quan, Xie; Wang, Weipeng; Zhang, Zhengjun

doi:10.1016/j.jmst.2015.08.011

Cited by 55 publications

(35 citation statements)

References 100 publications

(130 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Figure 6 indicates that upon annealing at 750 and 900°C the green PL at *2.3 eV was significantly diminished, and a weak PL at *2.18 eV appeared. This is in contrast with previous studies that have shown that annealing in reduction atmospheres, such as N 2 :H 2 , and argon gases, has the tendency to increase the green PL [27,29]. Additionally, studies via XRD and resistivity of annealed ZnO have indicated the loss of oxygen due to evaporation, which in turn resulted in the creation of Vo [30].…”

Section: Bandgap Properties: Transmission and Urbach Analysiscontrasting

confidence: 75%

“…Such visible PL has been observed and studied by several groups in ZnO material [27,28]. The general consensus is that a visible PL in the range of 2.3-2.4 eV, referred to as the green PL, is mainly due to oxygen vacancy (Vo) native defects in ZnO [27][28][29]. Since our alloy has relatively low Mg composition, one may expect that its green PL is in a similar energy range as that of ZnO.…”

Section: Bandgap Properties: Transmission and Urbach Analysismentioning

confidence: 78%

See 1 more Smart Citation

UV-luminescent MgZnO semiconductor alloys: nanostructure and optical properties

Thapa

Huso

Miklos

et al. 2016

J Mater Sci: Mater Electron

View full text Add to dashboard Cite

MgZnO is emerging as a vital semiconductoralloy system with desirable optical properties that can span a large range of the UV spectrum. Due to its benign chemical character, MgZnO is considered to be an environmentally friendly material. This paper presents studies on annealing as a useful and straightforward approach for the enhancement of the optical and crystal quality of Mg 0.17 Zn 0.83 O nanocrystalline films grown via DC sputtering. The alloys were studied via several imaging and optical techniques. It was found that high-temperature annealing, *900°C, in Argon atmosphere, significantly improves the solubility of the alloy. This temperature range is consistent with the thermal diffusion temperature of Mg needed for the creation of a soluble alloy. Moreover, the annealing process was found to minimize the undesirable visible luminescence, attributed to Mg and Zn interstitials, while significantly enhancing the bandgap sharpness and the efficiency of the UV-luminescence at *3.5 eV. The analysis indicated that these optical attributes were achieved due to the combined effects of good solubility, an improved morphology, and a reduction of native defects. The annealing was also proven to be beneficial for the reduction of the compressive stress in the alloy: a relaxation *1.8 GPa was calculated via Raman scattering. The inherent stress was inferred to originate mainly from the granular morphology of the alloys.

show abstract

Section: Bandgap Properties: Transmission and Urbach Analysiscontrasting

confidence: 75%

Section: Bandgap Properties: Transmission and Urbach Analysismentioning

confidence: 78%

UV-luminescent MgZnO semiconductor alloys: nanostructure and optical properties

Thapa

Huso

Miklos

et al. 2016

J Mater Sci: Mater Electron

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Among them, the observation of ferromagnetism in semiconductors and insulating oxide nanostructures without doping magnetic ions is regarded as a very interesting phenomenon; this new type of magnetism is referred as d 0 ferromagnetism (FM). 1,2 As the d 0 magnetism combining both semiconducting and ferromagnetic properties may provide a new way to design spintronic devices, it has attracted great attention recently. [3][4][5][6][7] Although there are numerous discussions on d 0 ferromagnetism, its mechanism is still unclear.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Ferromagnetic behavior of non-stoichiometric ZnS microspheres with a nanoplate-netted surface

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

Undoped ZnS microspheres with a size of 4-5 mm were produced using a hydrothermal method with different ratios of Zn and S precursors. Structural and morphological measurements show that the sphalerite ZnS microspheres have a cavity surface self-assembled with nanoplates with a thickness of 20-30 nm. Experimentally measured magnetic hysteresis curves for the undoped ZnS microspheres clearly indicate ferromagnetic behavior at room temperature with a saturation magnetization M s ¼ 3.66 and 1.566 memu g À1 for an atomic ratio of Zn to S equal to 0.966 and 1.32, respectively. The calculations based on density functional theory within the generalized gradient approximation + Hubbard U (GGA + U) approach demonstrated that the ZnS (111) surface with Zn vacancies produces a ferromagnetic state with a magnetic moment per unit cell of 2.0 m B ; the defective ZnS (111) surface with mixed Zn and S vacancies has a reduced magnetic moment of 1.12 m B because of the structural reconstruction, while the defective ZnS (111) surface with only S vacancies is non-magnetic. The observed weak ferromagnetism for the ZnS microspheres can be ascribed to the Zn vacancies and the cavity surface; the latter results in a large number of unsaturated bonds for the S and Zn atoms at the interfacial and surface regions. These studies will be helpful for understanding the d 0 ferromagnetism. Fig. 3 The XPS spectra of samples #1 and #2 (a). The Zn 2p3/2 spectra with Gaussian fitting of samples #1 (b) and #3 (c). The S 2p3/2 spectra with Gaussian fitting of samples #1 (d) and #3 (e).This journal is

show abstract

“…3) ухудшение кристаллического качества (уширение и сдвиг рентгеновских дифракционных пиков в область больших углов с ростом концентрации углерода), уси-ление нестехиометрии кристаллических фаз за счет увеличения количества структурных вакансий [55]; 4) возможное увеличение объема аморфной фазы в образцах с ростом концентрации допанта (хорошо известно, что ФМКТ зависит от структуры межкри-сталлитных аморфных прослоек и степени спекания (агломерации) нанокристаллитов [56,57]); 5) увеличение концентрации только определенных, обладающих ферромагнитными свойствами кристалли-ческих фаз, входящих в состав многофазных AНК-порошков на основе Al 2 O 3 (известно, что не все по-лимофные кристаллические фазы в многофазном об-разце недопированного наноразмерного оксида одно-временно могут находиться в ферромагнитном состоя-нии [3,11,[58][59][60]); 6) возможное увеличение концентрации свободных носителей за счет появления наночастиц избыточного нерастворившегося углерода (электропроводящего гра-фита) в НП.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

“…чи-стых и допированных немагнитными элементами окис-лов HfO 2 [1][2][3], TiO 2 [4,5], ZrO 2 [6][7][8][9][10], ZnO [11][12][13], SiO 2 [14][15][16] привлекают большое внимание из-за их потенциального применения в устройствах спинтроники. Авторы [17,18] сообщали об обнаружении ферромагне-тизма при комнатной температуре (ФМКТ) в наноча-стицах отдельных оксидов, в частности оксида Al 2 O 3 .…”

Section: Introductionunclassified

Cтруктурные И Магнитно-Люминесцентные Свойства Допированного Углеродом Оксида Алюминия

Ильвес¹,

Зуев²,

Мурзакаев³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Импульсным электронным испарением в вакууме получены трехфазные (корунд + δ-фаза + аморфная фаза) аморфно-нанокристаллические порошки чистого и допированного углеродом Al 2 O 3 (x C = 1.07−6.6 wt.%). Размер гексагональных нанокристаллов корунда в нанопорошке Al 2 O 3 −C (x C = 1.07 wt.%) составлял около 5 nm. Граница растворимости углерода в решетке Al 2 O 3 находилась ниже 1.07 wt.% С. Установлена зависимость формы катодолюминесцентных спектров и фазового состава полученных нанопорошков Al 2 O 3 и Al 2 O 3 −C от материала испаряемой мишени. Обнаружено отсутствие R-линий от примесных ионов Cr ВведениеСовременные исследования ферромагнетизма в низ-коразмерных структурах (тонких пленках, покрытиях, наночастицах (НЧ), нанопорошках (НП) и др.) чи-стых и допированных немагнитными элементами окис-лов показали ФМКТ c ясной петлей гистерезиса при температуре 390 K и удельной намагниченностью при 300 K около 3.5 · 10 −3 emu/g. Тонкие пленки оксида алюминия благодаря лучшей стабильности и высокой диэлектрической проницаемости широко используются в спинтронных приложениях и в будущем могут стать заменой традиционного полупроводника SiO 2 в устрой-ствах MOП (металл−оксид−полупроводник) и в других областях [19].Расчеты из первых принципов (ab initio) показали, что ферромагнетизм в Al 2 O 3 может быть индуцирован за счет допирования углеродом Al-и O-узлов решетки, в которых спиновые плотности локализуются в основном на С-допанте [20]. Допирование углеродом в узлах Al приводит к сужению запрещенной зоны и значительно изменяет потолок валентной зоны, хотя допирование С в узлах О действует на краях запрещенной полосы слабо.Однако

show abstract

Defects-Driven Ferromagnetism in Undoped Dilute Magnetic Oxides: A Review

Cited by 55 publications

References 100 publications

UV-luminescent MgZnO semiconductor alloys: nanostructure and optical properties

UV-luminescent MgZnO semiconductor alloys: nanostructure and optical properties

Ferromagnetic behavior of non-stoichiometric ZnS microspheres with a nanoplate-netted surface

Cтруктурные И Магнитно-Люминесцентные Свойства Допированного Углеродом Оксида Алюминия

Contact Info

Product

Resources

About