Room temperature ferromagnetism was observed in Mn-doped zinc stannate (ZTO:Mn) nanowires, which were prepared by chemical vapor transport. Structural and magnetic properties and Mn chemical states of ZTO:Mn nanowires were investigated by X-ray diffraction, superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometry and X-ray photoelectron spectroscopy. Manganese predominantly existed as Mn2+ and substituted for Zn (MnZn) in ZTO:Mn. This conclusion was supported by first-principles calculations. MnZn in ZTO:Mn had a lower formation energy than that of Mn substituted for Sn (MnSn). The nearest neighbor MnZn in ZTO stabilized ferromagnetic coupling. This observation supported the experimental results.
REFERENCES
1.
S. M.
Liu
, S. L.
Gu
, J. D.
Ye
, S. M.
Zhu
, W.
Liu
, K.
Tang
, Z. P.
Shan
, R.
Zhang
, Y. D.
Zheng
, and X. W.
Sun
, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process.
91
, 535
(2008
).2.
Y. F.
Li
, H. L.
Pan
, B.
Yao
, R.
Deng
, Y.
Xu
, J. C.
Li
, L. G.
Zhang
, H. F.
Zhao
, D. Z.
Shen
, and T.
Wu
, J. Phys. D: Appl. Phys.
45
, 075002
(2012
).3.
A.
Espinosa
, N.
Sánchez
, J.
Sánchez-Marcos
, A.
de Andrés
, and M. C.
Muñoz
, J. Phys. Chem. C
115
, 24054
(2011
).4.
Y.
Li
, R.
Deng
, Y.
Tian
, B.
Yao
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
100
, 172402
(2012
).5.
E.
Chikoidze
, M.
Boshta
, M. H.
Sayed
, and Y.
Dumont
, J. Appl. Phys.
113
, 043713
(2013
).6.
T.
Guo
, Y.
Zhang
, Y.
Luo
, C.-W.
Nan
, and Y.-H.
Lin
, J. Appl. Phys.
112
, 083916
(2012
).7.
J. B.
Yi
, C. C.
Lim
, G. Z.
Xing
, H. M.
Fan
, L. H.
Van
, S. L.
Huang
, K. S.
Yang
, X. L.
Huang
, X. B.
Qin
, B. Y.
Wang
, T.
Wu
, L.
Wang
, H. T.
Zhang
, X. Y.
Gao
, T.
Liu
, A. T. S.
Wee
, Y. P.
Feng
, and J.
Ding
, Phys. Rev. Lett.
104
, 137201
(2010
).8.
X. L.
Wang
, K. H.
Lai
, and A.
Ruotolo
, J. Alloys Compd.
542
, 147
(2012
).9.
H.
Yang
, R.
Han
, Y.
Yan
, X.
Du
, Q.
Zhan
, and H.
Jin
, J. Magn. Magn. Mater.
324
, 1764
(2012
).10.
Y. F.
Li
, B.
Yao
, Y. M.
Lu
, Z. P.
Wei
, Y. Q.
Gai
, C. J.
Zheng
, Z. Z.
Zhang
, B. H.
Li
, D. Z.
Shen
, X. W.
Fan
, and Z. K.
Tang
, Appl. Phys. Lett.
91
, 232115
(2007
).11.
J. M. D.
Coey
, A. P.
Douvalis
, C. B.
Fitzgerald
, and M.
Venkatesan
, Appl. Phys. Lett.
84
, 1332
(2004
).12.
Y.-f.
Tian
, Y.-f.
Li
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
99
, 222503
(2011
).13.
N. H.
Hong
, A.
Ruyter
, W.
Prellier
, J.
Sakai
, and N. T.
Huong
, J. Phys.: Condens. Matter
17
, 6533
(2005
).14.
Y. F.
Li
, B.
Yao
, Y. M.
Lu
, B. H.
Li
, Y. Q.
Gai
, C. X.
Cong
, Z. Z.
Zhang
, D. X.
Zhao
, J. Y.
Zhang
, D. Z.
Shen
, and X. W.
Fan
, Appl. Phys. Lett.
92
, 192116
(2008
).15.
S. B.
Ogale
, R. J.
Choudhary
, J. P.
Buban
, S. E.
Lofland
, S. R.
Shinde
, S. N.
Kale
, V. N.
Kulkarni
, J.
Higgins
, C.
Lanci
, J. R.
Simpson
, N. D.
Browning
, S.
Das Sarma
, H. D.
Drew
, R. L.
Greene
, and T.
Venkatesan
, Phys. Rev. Lett.
91
, 077205
(2003
).16.
T. S.
Herng
, D. C.
Qi
, T.
Berlijn
, J. B.
Yi
, K. S.
Yang
, Y.
Dai
, Y. P.
Feng
, I.
Santoso
, C.
Sánchez-Hanke
, X. Y.
Gao
, A. T. S.
Wee
, W.
Ku
, J.
Ding
, and A.
Rusydi
, Phys. Rev. Lett.
105
, 207201
(2010
).17.
Y.
Tian
, Y.
Li
, M.
He
, I. A.
Putra
, H.
Peng
, B.
Yao
, S. A.
Cheong
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
98
, 162503
(2011
).18.
Y. F.
Li
, B.
Yao
, R.
Deng
, B. H.
Li
, J. Y.
Zhang
, Y. M.
Zhao
, D. Y.
Jiang
, Z. Z.
Zhang
, C. X.
Shan
, D. Z.
Shen
, X. W.
Fan
, and Y. M.
Lu
, J. Phys. D: Appl. Phys.
42
, 105102
(2009
).19.
Y.
Tian
, S. R.
Bakaul
, and T.
Wu
, Nanoscale
4
, 1529
(2012
).20.
M. H. N.
Assadi
, Y. B.
Zhang
, R. K.
Zheng
, S. P.
Ringer
, and S. A.
Li
, Nanoscale Res. Lett.
6
, 357
(2011
).21.
Y.
Li
, R.
Deng
, W.
Lin
, Y.
Tian
, H.
Peng
, J.
Yi
, B.
Yao
, and T.
Wu
, Phys. Rev. B
87
, 155151
(2013
).22.
D.
Wang
, Q.
Chen
, G.
Xing
, J.
Yi
, S.
Rahman Bakaul
, J.
Ding
, J.
Wang
, and T.
Wu
, Nano Lett.
12
, 3994
(2012
).23.
B. Y.
Zhang
, B.
Yao
, Y. F.
Li
, A. M.
Liu
, Z. Z.
Zhang
, B. H.
Li
, G. Z.
Xing
, T.
Wu
, X. B.
Qin
, D. X.
Zhao
, C. X.
Shan
, and D. Z.
Shen
, Appl. Phys. Lett.
99
, 182503
(2011
).24.
B. Y.
Zhang
, B.
Yao
, Y. F.
Li
, Z. Z.
Zhang
, B. H.
Li
, C. X.
Shan
, D. X.
Zhao
, and D. Z.
Shen
, Appl. Phys. Lett.
97
, 222101
(2010
).25.
A.
Tkach
, P. M.
Vilarinho
, and A. L.
Kholkin
, Appl. Phys. Lett.
86
, 172902
(2005
).26.
T. J.
Coutts
, D. L.
Young
, X.
Li
, W. P.
Mulligan
, and X.
Wu
, J. Vac. Sci. Technol. A
18
, 2646
(2000
).27.
R.
Deng
and X. T.
Zhang
, J. Lumin.
128
, 1442
(2008
).28.
D. L.
Young
, D. L.
Williamson
, and T. J.
Coutts
, J. Appl. Phys.
91
, 1464
(2002
).29.
P.
Christina
, Y.
Bin
, L.
Lei
, L.
Bo
, Z.
Zhe
, W.
Tom
, S.
Handong
, and Y.
Ting
, Nanotechnology
21
, 465706
(2010
).30.
V.
Sepelak
, S. M.
Becker
, I.
Bergmann
, S.
Indris
, M.
Scheuermann
, A.
Feldhoff
, C.
Kubel
, M.
Bruns
, N.
Sturzl
, A. S.
Ulrich
, M.
Ghafari
, H.
Hahn
, C. P.
Grey
, K. D.
Becker
, and P.
Heitjans
, J. Mater. Chem.
22
, 3117
(2012
).31.
X.
Shen
, J.
Shen
, S. J.
You
, L. X.
Yang
, L. Y.
Tang
, Y. C.
Li
, J.
Liu
, H.
Yang
, K.
Zhu
, Y. L.
Liu
, W. Y.
Zhou
, C. Q.
Jin
, R. C.
Yu
, and S. S.
Xie
, J. Appl. Phys.
106
, 113523
(2009
).32.
D. L.
Young
, H.
Moutinho
, Y.
Yan
, and T. J.
Coutts
, J. Appl. Phys.
92
, 310
(2002
).33.
D.
Segev
and S.-H.
Wei
, Phys. Rev. B
71
, 125129
(2005
).34.
J. X.
Wang
, S. S.
Xie
, Y.
Gao
, X. Q.
Yan
, D. F.
Liu
, H. J.
Yuan
, Z. P.
Zhou
, L.
Song
, L. F.
Liu
, W. Y.
Zhou
, and G.
Wang
, J. Cryst. Growth
267
, 177
(2004
).35.
Z.
Li
, Y.
Zhou
, C.
Bao
, G.
Xue
, J.
Zhang
, J.
Liu
, T.
Yu
, and Z.
Zou
, Nanoscale
4
, 3490
(2012
).36.
W.
Lisheng
, Z.
Xiaozhong
, L.
Xing
, and Y.
Weiguo
, Nanotechnology
16
, 2928
(2005
).37.
D.
Nesheva
, C.
Raptis
, A.
Perakis
, I.
Bineva
, Z.
Aneva
, Z.
Levi
, S.
Alexandrova
, and H.
Hofmeister
, J. Appl. Phys.
92
, 4678
(2002
).38.
G. Z.
Xing
, J. B.
Yi
, D. D.
Wang
, L.
Liao
, T.
Yu
, Z. X.
Shen
, C. H. A.
Huan
, T. C.
Sum
, J.
Ding
, and T.
Wu
, Phys. Rev. B
79
, 174406
(2009
).39.
R. P.
Panguluri
, P.
Kharel
, C.
Sudakar
, R.
Naik
, R.
Suryanarayanan
, V. M.
Naik
, A. G.
Petukhov
, B.
Nadgorny
, and G.
Lawes
, Phys. Rev. B
79
, 165208
(2009
).40.
G. Z.
Xing
, Y. H.
Lu
, Y. F.
Tian
, J. B.
Yi
, C. C.
Lim
, Y. F.
Li
, G. P.
Li
, D. D.
Wang
, B.
Yao
, J.
Ding
, Y. P.
Feng
, and T.
Wu
, AIP Adv.
1
, 022152
(2011
).41.
Y.
Li
, R.
Deng
, B.
Yao
, G.
Xing
, D.
Wang
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
97
, 102506
(2010
).42.
G.
Xing
, D.
Wang
, J.
Yi
, L.
Yang
, M.
Gao
, M.
He
, J.
Yang
, J.
Ding
, T. C.
Sum
, and T.
Wu
, Appl. Phys. Lett.
96
, 112511
(2010
).43.
C. H.
Wang
, S. N.
Baker
, M. D.
Lumsden
, S. E.
Nagler
, W. T.
Heller
, G. A.
Baker
, P. D.
Deen
, L. M. D.
Cranswick
, Y.
Su
, and A. D.
Christianson
, Phys. Rev. B
83
, 214418
(2011
).44.
J. E.
Greedan
, N. P.
Raju
, A. S.
Wills
, C.
Morin
, S. M.
Shaw
, and J. N.
Reimers
, Chem. Mater.
10
, 3058
(1998
).45.
D. R.
Lide
, “Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds
,” in Handbook of Chemistry and Physics
(CRC press
, 2004
).46.
P. E.
Blöchl
, Phys. Rev. B
50
, 17953
(1994
).47.
G.
Kresse
and D.
Joubert
, Phys. Rev. B
59
, 1758
(1999
).48.
J. P.
Perdew
, K.
Burke
, and M.
Ernzerhof
, Phys. Rev. Lett.
77
, 3865
(1996
).49.
G.
Kresse
and J.
Furthmüller
, Phys. Rev. B
54
, 11169
(1996
).50.
G.
Kresse
and J.
Furthmüller
, Comput. Mater. Sci.
6
, 15
(1996
).51.
Y.
Li
, W.
Yin
, R.
Deng
, R.
Chen
, J.
Chen
, Q.
Yan
, B.
Yao
, H.
Sun
, S.-H.
Wei
, and T.
Wu
, NPG Asia Mater.
4
, e30
(2012
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
