Probing the Role of Dopant Oxidation State in the Magnetism of Diluted Magnetic Oxides Using Fe-Doped In<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and SnO<sub>2</sub> Nanocrystals
Notice bibliographique
Résumé
Investigation of the origin of high-Curie temperature ferromagnetism in diluted magnetic oxides has become one of the focal points of research on solid-state magnetism. While several possible mechanisms have been proposed theoretically, broader experimental evidence is still lacking. Here we report a comparative study of the electronic structure and magnetic properties of colloidal Fe-doped In 2 O 3 and SnO 2 nanocrystals, as building blocks for grain-boundary-rich diluted magnetic oxide films. The dopant ions in both nanocrystal host lattices are principally in 3+ oxidation state, with possibly a minor presence of Fe 2+ in In 2 O 3, and no conclusive evidence of the presence of Fe 2+ in SnO 2 nanocrystals. Subsequently, we found that Fe-doped In 2 O 3 nanocrystalline films exhibit only minor ferromagnetic ordering (with a magnetic moment of less than ca. 0.1 μ B /Fe) and decreasing saturation magnetization with increasing doping concentration at room temperature. The saturation magnetic moment of Fe-doped SnO 2 nanocrystalline films is insignificant or below the detection limit. These results contrast previous findings for analogous Mn-doped nanocrystals, which contain mixed oxidation states (Mn 2+ and Mn 3+ ) and exhibit a robust ferromagnetism at room temperature. The correlation between the mixed dopant oxidation states and the observed magnetic properties implies that ferromagnetism in these systems is of a Stoner type, enabled by electron transfer between dopant ions and the local defect states arising from the grain boundaries within a nanocrystalline film. These results suggest the prospect of probing and manipulating ferromagnetism in nonmagnetic oxides by simultaneous control of the transition metal dopant oxidation states and extended structural defects.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».