We observed strong ferromagnetism in ZnCoO as a result of high concentration hydrogen absorption. Coating ZnCoO with Pt layer, and ensuing hydrogen treatment with a high isostatic pressure resulted in a highly increased carrier concentration of 1021/cm3. This hydrogen treatment induced a strong ferromagnetism at low temperature that turned to superparamagnetism at about 140 K. We performed density functional method computations and found that the interstitial H dopants promote the ferromagnetic ordering between scattered Co dopants. On the other hand, interstitial hydrogen can decrease the magnetic exchange energy of Co-H-Co complexes, leading to a reduction in the blocking temperature.
REFERENCES
1.
H.
Ohno
, Science
281
, 951
(1998
).2.
S. A.
Wolf
, D. D.
Awschalom
, R. A.
Buhrman
, J. M.
Daughton
, and S.
von Molnar
, M L.
Roukes
, A. Y.
Chtchelkanova
, and D.
Treger
, Science
294
, 1488
(2001
).3.
K.
Ueda
, H.
Tabata
, and T.
Kawai
, Appl. Phys. Lett.
79
, 988
(2001
).4.
T. C.
Kaspar
, T.
Droubay
, S. M.
Heald
, M. H.
Engelhard
, P.
Nachimuthu
, and S. A.
Chambers
, Phys. Rev. B
77
, 201303
(2008
).5.
Y.
Fukuma
, F.
Odawara
, H.
Asada
, and T.
Koyanagi
, Phys. Rev. B
78
, 104417
(2008
).6.
S.
Kuroda
, N.
Nishizawa
, K.
Takita
, M.
Mitome
, Y.
Bando
, K.
Osuch
, and T.
Dietl
, Nature Mater.
6
, 440
(2007
).7.
K.
Ando
, Science
321
, 1883
(2006
).8.
N.
Khare
, M. J.
Kappers
, M.
Wei
, M. G.
Blamire
, and J. L.
MacManus-Driscoll
, Adv. Mater.
18
, 1449
(2006
).9.
C. H.
Park
and D. J.
Chadi
, Phys. Rev. Lett.
94
, 127204
(2005
).10.
S.
Lee
, Y. C.
Cho
, S.-J.
Kim
, C. R.
Cho
, S. J.
Kim
, J. P.
Kim
, Y. N.
Choi
, J. M.
Sur
, and S.-Y.
Jeong
, Appl. Phys. Lett.
94
, 212507
(2009
).11.
Y. C.
Cho
, S.-J.
Kim
, S.
Lee
, S. J.
Kim
, C. R.
Cho
, H.-H.
Nahm
, C. H.
Park
, I. K.
Jeong
, S.
Park
, T. E.
Hong
, S.
Kuroda
, and S.-Y.
Jeong
, Appl. Phys. Lett.
95
, 172514
(2009
).12.
S. J.
Kim
, S.
Lee
, Y. C.
Cho
, Y. N.
Choi
, S.
Park
, I. K.
Jeong
, Y.
Kuroiwa
, C.
Moriyoshi
, and S. Y.
Jeong
, Phys. Rev. B
81
, 212408
(2010
).13.
M
Ramanathan
, G.
Skudlarek
, H. H.
Wang
, and S. B.
Darling
, Nanotechnology
21
, 125501
(2010
).14.
J.
Yu
, S. J.
Ippolito
, M.
Shafiei
, D.
Dhawan
, W.
Wlodarski
, and K.
Kalantar-zadeh
, Appl. Phys. Lett.
94
, 013504
(2009
).15.
Z. L.
Wang
and J.
Song
, Science
312
, 242
(2006
).16.
J. H.
He
, C. L.
Hsin
, J.
Liu
, L. J.
Chen
, and Z. L.
Wang
, Adv. Mater.
19
, 781
(2007
).17.
J. M.
Shin
, Y. C.
Cho
, S.
Cha
, S.
Lee
, S.-J.
Kim
, S.-K.
Kim
, S.
Park
, C. R.
Cho
, and S.-Y.
Jeong
, Phys. Status. Solidi. A
208
, 1027
(2011
).18.
S. C.
Wi
, J.-S.
Kang
, J. H.
Kim
, S.-B.
Cho
, B. J.
Kim
, S.
Yoon
, B. J.
Suh
, S. W.
Han
, K. H.
Kim
, K. J.
Kim
, B. S.
Kim
, H. J.
Song
, H. J.
Shin
, J. H.
Shim
, and B. I.
Minl
, Appl. Phys. Lett.
84
, 4233
(2004
).19.
P.
Giannozzi
, S.
Baroni
, N.
Bonini
, M.
Calandra
, R.
Car
, C.
Cavazzoni
, D.
Ceresoli
, G. L.
Chiarotti
, M.
Cococcioni
, I.
Dabo
, A.
Dal Corso
, S.
Fabris
, G.
Fratesi
, S.
de Gironcoli
, R.
Gebauer
, U.
Gerstmann
, C.
Gougoussis
, A.
Kokalj
, M.
Lazzeri
, L.
Martin-Samos
, N.
Marzari
, F.
Mauri
, R.
Mazzarello
, S.
Paolini
, A.
Pasquarello
, L.
Paulatto
, C.
Sbraccia
, S.
Scandolo
, G.
Sclauzero
, A. P.
Seitsonen
, A.
Smogunov
, P.
Umari
, and R. M.
Wentzcovitch
, J. Phys. Condens. Matter
21
, 395502
(2009
).20.
J. P.
Perdew
, K.
Burke
, and M.
Ernzerhof
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3865
(1996
).21.
D.
Vanderbilt
, Phys. Rev. B
41
, R7892
(1990
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
