Origin of magnetic properties in carbon implanted ZnO nanowires.
Origin of magnetic properties in carbon implanted ZnO nanowires.
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DOI：
10.1038/s41598-018-25948-x
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发表时间：
2018-05-17
影响因子：
4.6
通讯作者：
Pong WF
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang YF;Shao YC;Hsieh SH;Chang YK;Yeh PH;Hsueh HC;Chiou JW;Wang HT;Ray SC;Tsai HM;Pao CW;Chen CH;Lin HJ;Lee JF;Wu CT;Wu JJ;Chang YM;Asokan K;Chae KH;Ohigashi T;Takagi Y;Yokoyama T;Kosugi N;Pong WF
利用各种基于同步辐射的光谱和显微技术，通过温和的C+离子注入方法，研究了碳掺杂的氧化锌纳米线(ZnO-C：NW)的室温铁磁性。光致发光和磁滞回线表明，C的注入减少了ZnO-NW的本征表面缺陷数，增加了饱和磁化强度。X射线吸收光谱研究证实，间隙注入的C离子构成了ZnO-C：NW中的大部分缺陷。O和C K边的X-射线磁性圆二色谱分别表明，在ZnO-C：NW的表面区，未成对的/悬挂的O2p键数目减少，注入的C离子的C2p衍生态强烈地影响了表面和体区的净自旋极化。此外，这些发现与C注入的表面和体区氧化锌的第一性原理计算很好地吻合，这些第一性原理分别突出了注入的C对表面和体相中的ZnO-C：NW的铁磁性的抑制和增强的稳定性。
Various synchrotron radiation-based spectroscopic and microscopic techniques are used to elucidate the room-temperature ferromagnetism of carbon-doped ZnO-nanowires (ZnO-C:NW) via a mild C+ ion implantation method. The photoluminescence and magnetic hysteresis loops reveal that the implantation of C reduces the number of intrinsic surface defects and increases the saturated magnetization of ZnO-NW. The interstitial implanted C ions constitute the majority of defects in ZnO-C:NW as confirmed by the X-ray absorption spectroscopic studies. The X-ray magnetic circular dichroism spectra of O and C K-edge respectively indicate there is a reduction in the number of unpaired/dangling O 2p bonds in the surface region of ZnO-C:NW and the C 2p-derived states of the implanted C ions strongly affect the net spin polarization in the surface and bulk regions of ZnO-C:NW. Furthermore, these findings corroborate well with the first-principles calculations of C-implanted ZnO in surface and bulk regions, which highlight the stability of implanted C for the suppression and enhancement of the ferromagnetism of the ZnO-C:NW in the surface region and bulk phase, respectively.
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