К вопросу о природе ферромагнетизма в оксиде цинка, имплантированном ионами кобальта

Abstract

Однозарядные ионы кобальта с энергией 40 кэВ были имплантированы в монокристаллическую (0001)-ориентированную пластинку оксида цинка c высокой дозой 1.5 ∙ 1017 ион/см2. Методами вибрационной магнитометрии показано, что исходно диамагнитная пластинка ZnO проявляет ферромагнетизм при комнатной температуре после имплантации кобальта. С целью установления микроскопической природы наведенного имплантацией магнетизма проведены детальные исследования глубинных профилей распределения концентрации и валентного состояния внедренной примеси кобальта методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) с применением процедуры послойного травления поверхности образца = 40 keV Сo+ ions have been implanted into (0001)-face oriented zinc oxide (ZnO) plates to high dose of 1.5 ∙ 1017 ion/cm2. Vibrating sample magnetometer studies have shown that initially diamagnetic ZnO reveals room-temperature ferromagnetism after the cobalt ion implantation. The depth concentration profiles and valence states of cobalt implants were investigated utilizing X-ray photoelectron spectroscopy combined with Ar+ ion etching technique to establish the origin of the observed ferromagnetism. Our results show that the room-temperature ferromagnetism is induced by the formation of cobalt metal nanoparticles in the Co-implanted region of ZnO