Polaron-induced intrinsic ferromagnetic ordering in copper-doped ZnO films

铁磁性 凝聚态物理 材料科学 极化子 磁化 掺杂剂 顺磁性 兴奋剂 结晶学 物理 化学 磁场 量子力学 电子
作者
A. M. Alsmadi,B. Salameh,Maryam Barhoush
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:108 (5) 被引量:5
标识
DOI:10.1103/physrevb.108.054444
摘要

We prepared high-quality pure and copper-doped ZnO films by the standard spray pyrolysis method and systematically investigated the correlations between their magnetic ordering and the existing native defect states in the ZnO host lattice. The magnetization curves showed a paramagnetic phase, which coexists with the ferromagnetic phase at room temperature in all doped films. The results indicated that the detected ferromagnetic ordering is intrinsic and induced by the Cu dopants and correlated with the existing defect states and vacancies in the lattice. By increasing the Cu dopant in the films, we detected a clear improvement in the ferromagnetic ordering at room temperature. This is correlated with an obvious enhancement in the oxygen vacancy (${V}_{\mathrm{O}}$) and zinc interstitial (${\mathrm{Zn}}_{\mathrm{i}}$) concentrations and a slight reduction in the concentration of zinc vacancies and oxygen interstitial levels. The magnetic ordering mechanism in the doped films is associated with the long-range ferromagnetic coupling between Cu ions mediated by the intrinsic defects of ${V}_{\mathrm{O}}$ and ${\mathrm{Zn}}_{\mathrm{i}}$, through the reaction defect complexes networks of ${\mathrm{Cu}}^{+2}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{V}}_{\mathrm{O}}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Cu}}^{+}$ and ${\mathrm{Cu}}^{+2}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Zn}}_{\mathrm{i}}\text{\ensuremath{-}}{\mathrm{Cu}}^{+}$. The bound-magnetic polarons (BMPs) are formed through these indirect exchange interactions. The magnetization curves are closely fitted with the BMPs model and the concentration of these BMPs is found to be above the reported percolation threshold of BMPs to construct long-range ferromagnetic coupling in Cu-ZnO.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Biogene发布了新的文献求助10
1秒前
李健的小迷弟应助HJJHJH采纳,获得10
3秒前
科研通AI5应助很酷鼓包采纳,获得30
7秒前
科研通AI5应助精明外套采纳,获得10
8秒前
Wind完成签到,获得积分10
9秒前
张建凯完成签到,获得积分10
10秒前
12秒前
Rainnnn完成签到 ,获得积分10
13秒前
15秒前
16秒前
16秒前
18秒前
核桃发布了新的文献求助10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
18秒前
AgnesT完成签到,获得积分10
22秒前
22秒前
23秒前
FashionBoy应助AOtaku采纳,获得10
23秒前
英俊的铭应助对手采纳,获得10
24秒前
精明外套发布了新的文献求助10
24秒前
飞鱼完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
风趣的泥猴桃完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
张嘎嘎完成签到 ,获得积分10
27秒前
满意代亦完成签到,获得积分10
28秒前
xiaoxi完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
30秒前
32秒前
解语花发布了新的文献求助10
33秒前
全齐完成签到,获得积分20
33秒前
Drwang完成签到,获得积分20
34秒前
天天快乐应助宿醉采纳,获得10
34秒前
Asteroid完成签到,获得积分10
34秒前
34秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
34秒前
精明的听南完成签到,获得积分10
34秒前
汉堡包应助啊啊啊啊采纳,获得10
35秒前
Owen应助青山采纳,获得10
36秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Voyage au bout de la révolution: de Pékin à Sochaux 700
学前儿童活动设计 500
yolo算法-游泳溺水检测数据集 500
First Farmers: The Origins of Agricultural Societies, 2nd Edition 500
Spectral Characteristics of Solar Radiation 400
The Start of the Start: Entrepreneurial Opportunity Identification and Evaluation 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4300442
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3825068
关于积分的说明 11975553
捐赠科研通 3466381
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1901272
邀请新用户注册赠送积分活动 949075
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 851159