High-temperature magnetic ordering in Mn2+- and Co2+-doped ZnO diluted magnetic semiconductors has been predicted theoretically and confirmed experimentally to have different charge-carrier requirements. This paper summarizes some of these experimental and theoretical results and relates the different carrier polarity requirements for 300K ferromagnetism in Mn2+:ZnO and Co2+:ZnO to differences in the charge-transfer electronic structures of these two materials.

1.
S. A.
Wolf
,
D. D.
Awschalom
,
R. A.
Buhrman
,
J. M.
Daughton
,
S.
von Molnar
,
M. L.
Roukes
,
A. Y.
Chtchelkanova
, and
D. M.
Treger
,
Science
294
,
1488
(
2001
).
2.
H.
Ohno
,
D.
Chiba
,
F.
Matsukura
,
T.
Omiya
,
E.
Abe
,
T.
Dietl
,
Y.
Ohno
, and
K.
Ohtani
,
Nature (London)
408
,
944
(
2000
).
3.
Y.
Ohno
,
D. K.
Young
,
B.
Beschoten
,
F.
Matsukura
,
H.
Ohno
, and
D. D.
Awschalom
,
Nature (London)
402
,
790
(
1999
).
4.
B. T.
Jonker
,
Y. D.
Park
,
B. R.
Bennett
,
H. D.
Cheong
,
G.
Kioseoglou
, and
A.
Petrou
,
Phys. Rev. B
62
,
8180
(
2000
).
5.
R.
Fiederling
,
M.
Keim
,
G.
Reuscher
,
W.
Ossau
,
G.
Schmidt
,
A.
Waag
, and
L. W.
Molenkamp
,
Nature (London)
402
,
787
(
1999
).
6.
C.
Gould
,
A.
Slobodskyy
,
T.
Slobodskyy
,
P.
Grabs
,
C. R.
Becker
,
G.
Schmidt
, and
L. W.
Molenkamp
,
Phys. Status Solidi B
241
,
700
(
2004
).
7.
S. J.
Pearton
,
W. H.
Heo
,
M.
Ivill
,
D. P.
Norton
, and
T.
Steiner
,
Semicond. Sci. Technol.
19
,
R59
(
2004
).
8.
X.
Gratens
,
V.
Bindilatti
,
J. N. F.
Oliveira
,
Y.
Shapira
,
S.
Foner
,
Z.
Golacki
, and
T. E.
Haas
,
Phys. Rev. B
69
,
125209
(
2004
).
9.
S. J.
Han
,
T. H.
Jang
,
Y. B.
Kim
,
B. G.
Park
,
J. H.
Park
, and
Y. H.
Jeong
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
920
(
2003
).
10.
S. W.
Yoon
,
S.-B.
Cho
,
S. C.
We
,
S.
Yoon
,
B. J.
Suh
,
H. K.
Song
, and
Y. J.
Shin
,
J. Appl. Phys.
93
,
7879
(
2003
).
11.
K.
Ip
 et al.,
J. Vac. Sci. Technol. B
21
,
1476
(
2003
).
12.
S. W.
Jung
,
S.-J.
An
,
G.-C.
Yi
,
C. U.
Jung
,
S.-I.
Lee
, and
S.
Cho
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
4561
(
2002
).
13.
K. R.
Kittilstved
and
D. R.
Gamelin
,
J. Am. Chem. Soc.
127
,
5292
(
2005
).
14.
N. S.
Norberg
,
K. R.
Kittilstved
,
J. E.
Amonette
,
R. K.
Kukkadapu
,
D. A.
Schwartz
, and
D. R.
Gamelin
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
9387
(
2004
).
15.
K. R.
Kittilstved
,
N. S.
Norberg
, and
D. R.
Gamelin
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
147209
(
2005
).
16.
P.
Sharma
,
A.
Gupta
,
K. V.
Rao
,
F. J.
Owens
,
R.
Sharma
,
R.
Ahuja
,
J. M. O.
Guillen
,
B.
Johansson
, and
G. A.
Gehring
,
Nat. Mater.
2
,
673
(
2003
).
17.
Y. W.
Heo
,
M. P.
Ivill
,
K.
Ip
,
D. P.
Norton
,
S. J.
Pearton
,
J. G.
Kelly
,
R.
Rairigh
,
A. F.
Hebard
, and
T.
Steiner
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
2292
(
2004
).
18.
M. P.
Ivill
,
S. J.
Pearton
,
D. P.
Norton
,
J.
Kelly
, and
A. F.
Hebard
,
J. Appl. Phys.
97
,
053904
(
2005
).
19.
S.-W.
Lim
,
M.-C.
Jeong
,
M.-H.
Ham
, and
J.-M.
Myoung
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
43
,
L280
(
2004
).
20.
D. C.
Kundaliya
 et al.,
Nat. Mater.
3
,
709
(
2004
).
21.
M. A.
Garcia
 et al.,
Phys. Rev. Lett.
94
,
217206
(
2005
).
22.
J.
Zhang
,
R.
Skomski
, and
D. J.
Sellmyer
,
J. Appl. Phys.
97
,
10D303
(
2005
).
23.
J. H.
Kim
,
H.
Kim
,
D.
Kim
,
Y. E.
Ihm
, and
W. K.
Choo
,
J. Appl. Phys.
92
,
6066
(
2002
).
24.
D. C.
Look
and
B.
Claflin
,
Phys. Status Solidi B
241
,
624
(
2004
).
25.
J. M. D.
Coey
,
M.
Venkatesan
, and
C. B.
Fitzgerald
,
Nat. Mater.
4
,
173
(
2005
).
26.
M.
Venkatesan
,
C. B.
Fitzgerald
,
J. G.
Lunney
, and
J. M. D.
Coey
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
177206
(
2004
).
27.
D. A.
Schwartz
and
D. R.
Gamelin
,
Adv. Mater. (Weinheim, Ger.)
16
,
2115
(
2004
).
28.
K.
Sato
and
H.
Katayama-Yoshida
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
40
,
L334
(
2001
).
29.
N. A.
Spaldin
,
Phys. Rev. B
69
,
125201
(
2004
).
30.
M. H. F.
Sluiter
,
Y.
Kawazoe
,
P.
Sharma
,
A.
Inoue
,
A. R.
Raju
,
C.
Rout
, and
U. V.
Waghmare
,
Phys. Rev. Lett.
94
,
187204
(
2005
).
31.
D. G.
Thomas
,
Phys. Chem. Solids
3
,
229
(
1957
).
32.
A. C.
Tuan
 et al.,
Phys. Rev. B
70
,
054424
(
2004
).
33.
K. R.
Kittilstved
,
J.
Zhao
,
W. K.
Liu
,
J. D.
Bryan
, and
D. R.
Gamelin
, e-print cond-mat/0507121.
34.
J. F.
Rommeluère
,
L.
Svob
,
F.
Jomard
,
J.
Mimila-Arroyo
,
A.
Lusson
,
V.
Sallet
, and
Y.
Marfaing
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
287
(
2003
).
36.
T.
Dietl
,
H.
Ohno
,
F.
Matsukura
,
J.
Cibert
, and
D.
Ferrand
,
Science
287
,
1019
(
2000
).
37.
T.
Dietl
,
H.
Ohno
, and
F.
Matsukura
,
Phys. Rev. B
63
,
195205
(
2001
).
38.
Q.
Wang
,
Q.
Sun
,
P.
Jena
, and
Y.
Kawazoe
,
Phys. Rev. B
70
,
052408
(
2004
).
39.
L.
Petit
,
T. C.
Shulthess
,
A.
Svane
,
W. M.
Temmerman
, and
Z.
Szotek
,
Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
825E
,
G2
9
(
2004
).
40.
K.
Sato
and
H.
Katayama-Yoshida
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
39
,
L555
(
2000
).
41.
F.
Tuomisto
,
K.
Saarinen
,
D. C.
Look
, and
G. C.
Farlow
,
Phys. Rev. B
72
,
085206
(
2005
).
42.
K. R.
Kittilstved
,
W. K.
Liu
, and
D. R.
Gamelin
,
Nat. Mater.
, in press (
2006
).
43.
D. A.
Schwartz
,
N. S.
Norberg
,
Q. P.
Nguyen
,
J. M.
Parker
, and
D. R.
Gamelin
,
J. Am. Chem. Soc.
125
,
13205
(
2003
).
44.
W.
Liu
,
G. M.
Salley
, and
D. R.
Gamelin
,
J. Phys. Chem. B
109
,
14486
(
2005
).
45.
T.
Mizokawa
,
T.
Nambu
,
A.
Fujimori
,
T.
Fukumura
, and
M.
Kawasaki
,
Phys. Rev. B
65
,
085209
(
2002
).
46.
W. C.
Wong
,
D. S.
McClure
,
S. A.
Basun
, and
M. R.
Kokta
,
Phys. Rev. B
51
,
5682
(
1995
).
You do not currently have access to this content.