磁性缺陷促进Zn1-xCoxO材料的铁磁性
材料科学
2013-05-29 v1
摘要
对Zn1-xCoxO薄膜或纳米晶的实验研究发现其表现出室温以上温度的铁磁性，且p-或n型掺杂可改变其磁性状态。相比之下，掺杂水平与薄膜研究中使用的范围相当、缺陷密度较低的Zn1-xCoxO仅在低温下表现出铁磁性。因此，薄膜样品或纳米晶中的缺陷可能在Zn1-xCoxO中促进Co离子之间的磁相互作用。我们使用B3LYP混合密度泛函计算了ZnO中取代Zn的Co、Zn空位、取代N和内嵌Zn的电子结构。B3LYP函数预测ZnO的带隙为3.34 eV，接近实验值3.47 eV。占据的次导带Co 3d水平位于价带顶部，而未占据的能级位于导带下限以上。多占据的Co 3d水平与ZnO的bulk态强烈混合。中性O空位和内嵌Zn为深浅 donor，分别。Zn空位为深接受体，取代N的接受能级位于带隙中部。我们通过计算含两个Co离子及O空位、取代N或内嵌Zn（在 various charge states下）的ZnO超晶体的磁态总能来探讨p-或n型掺杂是否促进Co离子的交换耦合。中性N缺陷和带正电荷的O空位是唯一能在中等距离促进Co离子强烈铁磁交换耦合的缺陷。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0512101,
title = {Magnetic defects promote ferromagnetism in Zn1-xCoxO},
author = {Charles H. Patterson},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0512101},
year = {2013}
}
备注
9 pages, 11 figures