Hydrogen (H) behavior in ZnO based diluted magnetic semiconductors (DMSs) was investigated theoretically. It was found that H exhibits diverse electronic and structural behavior across a range of different DMSs, depending on the doped transition metal element. For instance in the extensively debated Co doped ZnO system (ZnO:Co), H dopants do not introduce significant carrier concentrations at room temperature thus carrier mediated magnetism is not attainable by H codoping. In this case, magnetism can be manipulated by other mechanisms. In contrast, in the ZnO:V system, H is positively charged for the entire bandgap region, meaning carrier mediated magnetism may be possible.

1.
S. J.
Pearton
,
D. P.
Norton
,
K.
Ip
,
Y. W.
Heo
, and
T.
Steiner
,
Prog. Mater. Sci.
50
,
293
(
2005
).
2.
J. S.
Wu
and
D. F.
Xue
,
Sci. Adv. Mater.
3
,
127
(
2011
).
4.
T.
Dietl
,
Nature Mater.
9
,
965
(
2010
).
5.
T.
Dietl
,
H.
Ohno
,
F.
Matsukura
,
J.
Cibert
, and
D.
Ferrand
,
Science
287
,
1019
(
2000
).
6.
F.
Pan
,
C.
Song
,
X. J.
Liu
,
Y. C.
Yang
, and
F.
Zeng
,
Mater. Sci. Eng. R
62
,
1
(
2008
).
7.
M. D.
McCluskey
and
S. J.
Jokela
,
J. Appl. Phys.
106
,
071101
(
2009
).
8.
D. C.
Look
,
J. W.
Hemsky
, and
J. R.
Sizelove
,
Phys. Rev. Lett.
82
,
2552
(
1999
).
9.
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
1012
(
2000
).
10.
S. F. J.
Cox
,
E. A.
Davis
,
S. P.
Cottrell
,
P. J. C.
King
,
J. S.
Lord
,
J. M.
Gil
,
H. V.
Alberto
,
R. C.
Vilao
,
J. P.
Duarte
,
N. A.
de Campos
,
A.
Weidinger
,
R. L.
Lichti
, and
S. J. C.
Irvine
,
Phys. Rev. Lett.
86
,
2601
(
2001
).
11.
D. M.
Hofmann
,
A.
Hofstaetter
,
F.
Leiter
,
H. J.
Zhou
,
F.
Henecker
,
B. K.
Meyer
,
S. B.
Orlinskii
,
J.
Schmidt
, and
P. G.
Baranov
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
045504
(
2002
).
12.
H. J.
Lee
,
C. H.
Park
,
S. Y.
Jeong
,
K. J.
Yee
,
C. R.
Cho
,
M. H.
Jung
, and
D. J.
Chadi
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
062504
(
2006
).
13.
Y. C.
Cho
,
S. J.
Kim
,
S.
Lee
,
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
).
14.
A.
Singhal
,
J. Alloys Compd.
507
,
312
(
2010
).
15.
S. Y.
Park
,
S. W.
Shin
,
P. J.
Kim
,
J. H.
Kang
,
T. H.
Kim
, and
Y. P.
Lee
,
J. Magn. Magn. Mater.
310
,
E708
(
2007
).
16.
J. H.
Kim
,
H.
Song
, and
E. K.
Kim
,
Microelectr. J.
40
,
283
(
2009
).
17.
J. K.
Park
,
K. W.
Lee
,
H.
Kweon
, and
C. E.
Lee
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
102502
(
2011
).
18.
M.
Khalid
,
P.
Esquinazi
,
D.
Spemann
,
W.
Anwand
, and
G.
Brauer
,
New J. Phys.
13
,
063017
(
2011
).
19.
T.
Li
,
C. S.
Ong
,
T. S.
Herng
,
J. B.
Yi
,
N. N.
Bao
,
J. M.
Xue
,
Y. P.
Feng
, and
J.
Ding
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
152505
(
2011
).
20.
B. K.
Roberts
,
A. B.
Pakhomov
, and
K. M.
Krishnan
,
J. Appl. Phys.
103
,
07D133
(
2008
).
21.
R. K.
Zheng
,
M. P.
Moody
,
B.
Gault
,
Z. W.
Liu
,
H.
Liu
, and
S. P.
Ringer
,
J. Magn. Magn. Mater.
321
,
935
(
2009
).
22.
B.
Delley
,
J. Chem. Phys.
92
,
508
(
1990
).
23.
B.
Delley
,
J. Chem. Phys.
113
,
7756
(
2000
).
24.
J. P.
Perdew
and
Y.
Wang
,
Phys. Rev. B
45
,
13244
(
1992
).
25.
R. R.
Reeber
,
J. Appl. Phys.
41
,
5063
(
1970
).
26.
J.
Nord
,
K.
Albe
,
P.
Erhart
, and
K.
Nordlund
,
J. Phys.: Condens. Mater.
15
,
5649
(
2003
).
27.
C. G.
Van de Walle
and
J.
Neugebauer
,
J. Appl. Phys.
95
,
3851
(
2004
).
28.
N. F.
Mott
,
Proc. R. Soc. London, Ser. A
171
,
0027
(
1939
).
29.
A. G.
Petukhov
,
I.
Zutic
, and
S. C.
Erwin
,
Phys. Rev. Lett.
99
,
257202
(
2007
).
30.
C. H.
Park
and
D. J.
Chadi
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
127204
(
2005
).
31.
M. H. N.
Assadi
,
Y. B.
Zhang
, and
S.
Li
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
072503
(
2009
).
32.
K.
Sato
and
H.
Katayama-Yoshida
,
Semicond. Sci. Technol.
17
,
367
(
2002
).
33.
D.
Serrate
,
J. M.
De Teresa
, and
M. R.
Ibarra
,
J. Phys.: Condens. Mater.
19
,
023201
(
2007
).
34.
J. H.
Park
,
M. G.
Kim
,
H. M.
Jang
,
S.
Ryu
, and
Y. M.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
1338
(
2004
).
35.
D.
Iusan
,
B.
Sanyal
, and
O.
Eriksson
,
Phys. Rev. B
74
,
235208
(
2006
).
You do not currently have access to this content.