Skip to main content

Part of the book series: Springer Series in Materials Science ((SSMATERIALS,volume 175))

Abstract

The potential of room temperature ferromagnetism in many diluted magnetic semiconductor oxide systems has opened up a new route for realizing spintronic devices. Based on theoretical calculations and experimental observations, TiO2, in both the anatase and rutile phases, and ZnO have been extensively studied as a host matrix for transition metal doping, in particular with cobalt. In this work, the structural, magnetic, and electronic properties of Co-implanted n-type ZnO films grown on sapphire substrates have been studied in detail. X-ray diffraction and transmission electron microscopy results show the presence of a (\(10\overline{1}0\)) oriented hexagonal Co phase in the sapphire substrate, but not in the ZnO film. The diameter of the Co clusters is about 5–6 nm, forming a Co-rich layer in the substrate close to the ZnO/Al2O3 interface. However, the multiplet structure of the X-ray absorption spectra around the Co L 3 edge indicates that the implanted cobalt ions are in the Co2+ state in the ZnO film. Magnetization measurements show that there are two magnetic phases in the implanted region. One is the intrinsic room temperature ferromagnetism due to Co substitution on Zn sites in the ZnO layer, and the second magnetic phase originates from Co clusters in the sapphire substrate. The magnetic moment per substituted cobalt is about 2.81 μ B, which is very close to the theoretical expected value of 3 μ B/Co for Co2+ in its high spin state. Ferromagnetic resonance data show that the easy and hard axes have a periodicity of 60 in the film plane, in agreement with the hexagonal structure of the ZnO films. This sixfold in-plane magnetic anisotropy is attributed to the substitution of cobalt on Zn sites in the ZnO structure, and is a clear indication of long-range ferromagnetic ordering between substitutional cobalt ions in the single-crystalline ZnO films. Magnetic dichroism at the O K edge and the anomalous Hall effect are also observed in the Co-implanted ZnO films, supporting the intrinsic nature of the observed ferromagnetism.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Subscribe and save

Springer+ Basic
EUR 32.99 /Month
  • Get 10 units per month
  • Download Article/Chapter or eBook
  • 1 Unit = 1 Article or 1 Chapter
  • Cancel anytime
Subscribe now

Buy Now

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

Notes

  1. 1.

    In 2007, P. Grünberg and A. Fert were awarded the Nobel Prize in Physics for the discovery of this effect.

  2. 2.

    Some parts of this work are published in the articles Intrinsic room temperature ferromagnetism in Co-implanted ZnO [65], Dose dependence of ferromagnetism in Co-implanted ZnO [66], and Six-fold in-plane magnetic anisotropy in Co-implanted ZnO (0001) [67].

  3. 3.

    The Stopping and Range of Ions in Matter (SRIM) [118]. SRIM software at http://www.srim.org/.

References

  1. R.P. Feynman, Found. Phys. 16, 507 (1986)

    Article  MathSciNet  ADS  Google Scholar 

  2. S. Datta, B. Das, Appl. Phys. Lett. 56, 665 (1990)

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. G.A. Prinz, Science 282, 1660 (1998)

    Article  Google Scholar 

  4. H. Ohno, N. Akiba, F. Matsukura, A. Shen, K. Ohtani, Y. Ohno, Appl. Phys. Lett. 73, 363 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. M. Oestreich, Nature (London) 402, 735 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. Y. Ohno, D.K. Young, B. Beschoten, F. Matsukura, H. Ohno, D.D. Awschalom, Nature 402, 790 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. S.A. Wolf, D.D. Awschalom, R.A. Buhrman, J. Daughton, S. von Molnar, M.L. Roukes, A.Y. Chtchelkanova, D.M. Treger, Science 294, 1488 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. S.D. Sarma, Am. Sci. 89, 516 (2001)

    ADS  Google Scholar 

  9. B.T. Jonker, A.T. Hanbicki, Y.D. Park, G. Itskos, M. Furis, G. Kioseoglou, A. Petrou, Appl. Phys. Lett. 79, 3098 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach, W. Zinn, Phys. Rev. B 39, 4828 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F.N.V. Dau, F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988)

    Article  ADS  Google Scholar 

  12. J.S. Moodera, L.R. Kinder, T.M. Wong, R. Meservey, Phys. Rev. Lett. 74, 3273 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. G. Schmidt, D. Ferrand, L.W. Molenkamp, B.J. van Wees, Phys. Rev. B 62, R4790 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  14. H. Ohno, A. Shen, F. Matsukura, A. Oiwa, A. Endo, S. Katsumoto, Y. Iye, Appl. Phys. Lett. 69, 363 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  15. A.V. Esch, L.V. Bockstal, J. de Boeck, G. Verbanck, A.S. vas Steenbergen, R.J. Wellman, G. Grietens, R. Bogaerts, F. Herlach, G. Borghs, Phys. Rev. B 56, 13103 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. T. Hayashi, M. Tanaka, K. Seto, T. Nishinaga, K. Ando, Appl. Phys. Lett. 71, 1825 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  17. T. Hayashi, M. Tanaka, T. Nishinaga, H. Shimada, J. Appl. Phys. 81, 4865 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  18. T. Hayashi, M. Tanaka, T. Nishinaga, H. Shimoda, H. Tsuchiya, Y. Otsuka, J. Cryst. Growth 175, 1063 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  19. Y. Satoh, N. Inoue, Y. Nishikawa, J. Yoshino, in Proceedings of the Third Symposium on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Semiconductors (1997), p. 23

    Google Scholar 

  20. K. Ando, T. Hayashi, M. Tanaka, A. Twardowski, J. Appl. Phys. 83, 65481 (1998)

    Google Scholar 

  21. F. Matsukura, H. Ohno, A. Shen, Y. Sugawara, Phys. Rev. B 57, R2037 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  22. R. Shioda, K. Ando, T. Hayashi, M. Tanaka, Phys. Rev. B 58, 1100 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. M. Tanaka, J. Vac. Sci. Technol. B 16, 2267 (1998)

    Article  Google Scholar 

  24. B. Beschoten, P.A. Crowell, I. Malajovich, D.D. Awschalom, F. Matsukura, A. Shen, H. Ohno, Phys. Rev. Lett. 83, 3073 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  25. H. Ohno, F. Matsukura, T. Owiya, N. Akiba, J. Appl. Phys. 85, 4277 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. H. Shimizu, T. Hayashi, T. Nishinaga, M. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 74, 398 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  27. A. Shen, F. Matsukura, S.P. Guo, Y. Sugawara, H. Ohno, M. Tani, A. Abe, H.C. Liu, J. Cryst. Growth 201–202, 379 (1999)

    Google Scholar 

  28. A. Twardowski, Mater. Sci. Eng. B 63, 96 (1999)

    Article  Google Scholar 

  29. B. Grandidier, J.P. Hys, C. Delerue, D. Stievenard, Y. Higo, M. Tanaka, Appl. Phys. Lett. 77, 4001 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  30. R.K. Kawakami, E. Johnson-Halperin, L.F. Chen, M. Hanson, N. Guebels, J.S. Speck, A.C. Gossard, D.D. Awschalom, Appl. Phys. Lett. 77, 2379 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  31. D. Chiba, N. Akiba, F. Matsukura, Y. Ohno, H. Ohno, Appl. Phys. Lett. 77, 1873 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. T. Hayashi, M. Tanaka, A. Asamitsu, J. Appl. Phys. 87, 4673 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  33. N. Akiba, D. Chiba, K. Natata, F. Matsukura, Y. Ohno, H. Ohno, J. Appl. Phys. 87, 6436 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. Y. Nagai, T. Kurimoto, K. Nagasaka, H. Nojiri, M. Motokawa, F. Matsukura, T. Dietl, H. Ohno, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 6231 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. J. Sadowski, R. Mathieu, P. Svedlindh, J.Z. Domagala, J. Bak-Misiuk, J. Swiatek, M. Karlsteen, J. Kanski, L. Ilver, H. Asklund, V. Sodervall, Appl. Phys. Lett. 78, 3271 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. S.J. Potashnik, K.C. Ku, S.H. Chun, J.J. Berry, N. Samarth, P. Schiffer, Appl. Phys. Lett. 79, 1495 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  37. G.M. Schott, W. Faschinger, L.W. Molenkamp, Appl. Phys. Lett. 79, 1807 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. H. Munekata, H. Ohno, S. von Molnar, A. Segmuller, L.L. Chang, L. Esaki, Phys. Rev. Lett. 63, 1849 (1989)

    Article  ADS  Google Scholar 

  39. H. Ohno, H. Munekata, T. Penney, S. von Molnar, L.L. Chang, Phys. Rev. Lett. 68, 2864 (1992)

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. H. Munekata, A. Zaslevsky, P. Fumagalli, R.J. Gambino, Appl. Phys. Lett. 63, 2929 (1993)

    Article  ADS  Google Scholar 

  41. Y.L. Soo, S.W. Huang, Z.H. Ming, Y.H. Kao, H. Munekata, Phys. Rev. B 53, 4905 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. Y. Nishikawa, A. Tackeuchi, M. Yamaguchi, S. Muto, O. Wada, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2, 661 (1996)

    Article  Google Scholar 

  43. S. Koshihara, A. Oiwa, M. Hirasawa, S. Katsumoto, Y. Iye, C. Urano, H. Takagi, H. Munekata, Phys. Rev. Lett. 78, 4617 (1997)

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. K.J. Akai, Phys. Rev. Lett. 81, 3002 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. A. Oiwa, T. Slupinski, H. Munekata, Appl. Phys. Lett. 78, 518 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  46. H. Ohno, Science 281, 951 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  47. H. Ohno, J. Magn. Magn. Mater. 200, 110 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  48. H. Ohno, J. Vac. Sci. Technol. B 18, 2039 (2000)

    Article  Google Scholar 

  49. H. Ohno, F. Matsukura, Y. Ohno, Jpn. Soc. Appl. Phys. Int. 5, 4 (2002)

    Google Scholar 

  50. T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, D. Ferrand, Science 287, 1019 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. K. Sato, H. Katayama-Yoshida, Jpn. J. Appl. Phys. 39, L555 (2000)

    Article  ADS  Google Scholar 

  52. K. Sato, H. Katayama-Yoshida, Jpn. J. Appl. Phys. 40, L334 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. Y. Matsumoto, M. Murakami, T. Shono, T. Hasegawa, T. Fukumura, M. Kawasaki, P. Ahmet, T. Chikyow, S.Y. Koshihara, H. Koinuma, Science 291, 854 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. K. Ueda, H. Tabada, T. Kawai, Appl. Phys. Lett. 79, 988 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. S.J. Pearton, C.R. Abernathy, D.P. Norton, A.F. Hebart, Y.D. Park, L.A. Boatner, J.D. Budai, Mater. Sci. Eng. R 40, 137 (2003)

    Google Scholar 

  56. W. Prellier, A. Fouchet, B. Mercey, J. Phys. Condens. Matter 15, R1583 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  57. A.C. Tuan, J.D. Bryan, A.B. Pakhomov, V. Shutthanandan, S. Thevuthasan, D.E. McCready, D. Gaspar, M.H. Engelhard, J.W. Rogers, K. Krishnan, D.R. Gamelin, S.A. Chambers, Phys. Rev. B 70, 054424 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  58. S.J. Pearton, W.H. Heo, M. Ivill, D.P. Norton, T. Steiner, Semicond. Sci. Technol. 19, R59 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. S.J. Pearton, D.P. Norton, K. Ip, Y.W. Heo, T. Steiner, J. Vac. Sci. Technol. B 22, 932 (2004)

    Article  Google Scholar 

  60. C. Liu, F. Yun, H. Morkoc, J. Mater. Sci., Mater. Electron. 16, 555 (2005)

    Article  Google Scholar 

  61. R. Janisch, P. Gopal, N.A. Spaldin, J. Phys. Condens. Matter 17, R657 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. J.J. Liu, M.H. Yu, W.L. Zhou, J. Appl. Phys. 99, 08M119 (2006)

    Article  Google Scholar 

  63. W. Pacuski, D. Ferrand, J. Cibert, C. Deparis, J.A. Gaj, P. Kossacki, C. Morhain, Phys. Rev. B 73, 035214 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  64. J. Zhang, X.Z. Li, Y.F. Lu, D.J. Sellmyer, J. Phys. Condens. Matter 19, 036210 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  65. N. Akdogan, A. Nefedov, K. Westerholt, H. Zabel, H.W. Becker, C. Somsen, R. Khaibullin, L. Tagirov, J. Phys. D, Appl. Phys. 41, 165001 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  66. N. Akdogan, H. Zabel, A. Nefedov, K. Westerholt, H.W. Becker, S. Gök, R. Khaibullin, L. Tagirov, J. Appl. Phys. 105, 043907 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  67. N. Akdoǧan, B. Rameev, S. Güler, O. Öztürk, B. Aktaş, H. Zabel, R. Khaibullin, L. Tagirov, Appl. Phys. Lett. 95, 102502 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. C. Okay, B.Z. Rameev, S. Güler, R.I. Khaibullin, R.R. Khakimova, Y.N. Osin, N. Akdoǧan, A.I. Gumarov, A. Nefedov, H. Zabel, B. Aktaṣ, Appl. Phys. A 104, 667 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. D.H. Kim, J.S. Yang, K.W. Lee, S.D. Bu, T.W. Noha, S.J. Oh, Y.W. Kim, J.S. Chung, H. Tanaka, H.Y. Lee, T. Kawai, Appl. Phys. Lett. 81, 2421 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. Y.L. Soo, G. Kioseoglou, S. Kim, Y.H. Kao, P.S. Devi, J. Parise, R.J. Gambino, P.I. Gouma, Appl. Phys. Lett. 81, 655 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  71. B.Z. Rameev, F. Yildiz, L.R. Tagirov, B. Aktas, W.K. Park, J.S. Moodera, J. Magn. Magn. Mater. 258, 361 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. R.I. Khaibullin, L.R. Tagirov, B.Z. Rameev, S.Z. Ibragimov, F. Yildiz, B. Aktas, J. Phys. Condens. Matter 16, L443 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  73. N. Akdogan, B.Z. Rameev, L. Dorosinsky, H. Sozeri, R.I. Khaibullin, B. Aktas, L.R. Tagirov, A. Westphalen, H. Zabel, J. Phys. Condens. Matter 17, L359 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. C.M. Wang, V. Shutthanandan, S. Thevuthasan, T. Droubay, S.A. Chambers, J. Appl. Phys. 97, 073502 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  75. N. Akdogan, B.Z. Rameev, R.I. Khaibullin, A. Westphalen, L.R. Tagirov, B. Aktas, H. Zabel, J. Magn. Magn. Mater. 300, e4 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  76. A. Nefedov, N. Akdogan, H. Zabel, R.I. Khaibullin, L.R. Tagirov, Appl. Phys. Lett. 89, 182509 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  77. N. Akdogan, A. Nefedov, A. Westphalen, H. Zabel, R.I. Khaibullin, L.R. Tagirov, Superlattices Microstruct. 41, 132 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  78. N. Akdogan, A. Nefedov, H. Zabel, K. Westerholt, H.W. Becker, C. Somsen, Ş. Gök, A. Bashir, R. Khaibullin, L. Tagirov, J. Phys. D, Appl. Phys. 42, 115005 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  79. L. Rubin, J. Poate, Ind. Phys. 9, 12 (2003)

    Google Scholar 

  80. A.F. Hebard, R.P. Rairigh, J.G. Kelly, S.J. Pearton, C.R. Abernathy, S.N.G. Chu, R.G. Wilson, J. Phys. D, Appl. Phys. 37, 511 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. R.W.G. Wyckoff, Crystal Structures, 2nd edn. (Wiley, New York, 2001)

    Google Scholar 

  82. S.W. Lim, S.K. Hwang, J.M. Myoung, Solid State Commun., 125, 231 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. Y.Z. Yoo, T. Fukumura, Z. Jin, K. Hasagewa, M. Kawasaki, P. Ahmet, T. Chikyov, H. Koinuma, J. Appl. Phys. 90, 4246 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. J.H. Kim, H. Kim, D. Kim, Y.E. Ihm, W.K. Choo, J. Appl. Phys. 92, 6066 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  85. J.H. Kim, H. Kim, D. Kim, Y.E. Ihm, W.K. Choo, Physica B 327, 304 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. W. Prellier, A. Fouchet, B. Mercey, C. Simon, B. Raveau, Appl. Phys. Lett. 82, 3490 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  87. M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald, J.G. Lunney, J.M.D. Coey, Phys. Rev. Lett. 93, 177206 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. L. Yan, C.K. Ong, X.S. Rao, J. Appl. Phys. 96, 508 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. S. Ramachandran, A. Tiwari, J. Narayan, Appl. Phys. Lett. 84, 5255 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  90. Z. Jin et al., Appl. Phys. Lett. 78, 3824 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  91. Y. Zheng, J.C. Boilliard, D. Demaille, Y. Bernard, J.F. Petroff, J. Cryst. Growth 274, 156 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

  92. H.J. Lee, S.Y. Jeong, C.R. Cho, C.H. Park, Appl. Phys. Lett. 81, 4020 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  93. V. Ney, S. Ye, T. Kammermeier, A. Ney, H. Zhou, J. Fallert, H. Kalt, F.Y. Lo, A. Melnikov, A.D. Wieck, J. Appl. Phys. 104, 083904 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  94. K. Potzger, S. Zhou, Q. Xu, A. Shalimov, R. Groetzschel, H. Schmidt, A. Muecklich, M. Helm, J. Fassbender, Appl. Phys. Lett. 93, 232504 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  95. K. Potzger, K. Kuepper, Q. Xu, S. Zhou, H. Schmidt, M. Helm, J. Fassbender, J. Appl. Phys. 104, 023510 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  96. S. Zhou, K. Potzger, J. von Borany, R. Groetzschel, W. Skorupa, M. Helm, J. Fassbender, Phys. Rev. B 77, 035209 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  97. M.W. Khan, R. Kumar, M.A.M. Khan, B. Angadi, Y.S. Jung, W.K. Choi, J.P. Srivastava, Semicond. Sci. Technol. 24, 095011 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. S. Mueller, M. Zhou, Q. Li, C. Ronning, Nanotechnology 20, 135704 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  99. K. Potzger, A. Shalimov, S. Zhou, H. Schmidt, A. Muecklich, M. Helm, J. Fassbender, M. Liberati, E. Arenholz, J. Appl. Phys. 105, 123917 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  100. K. Potzger, S. Zhou, Phys. Status Solidi (b) 246, 1147 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  101. M. Schumm, M. Koerdel, S. Mueller, C. Ronning, E. Dynowska, Z. Golacki, W. Szuszkiewicz, J. Geurts, J. Appl. Phys. 105, 083525 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  102. Q. Xu, S. Zhou, D. Marko, K. Potzger, J. Fassbender, M. Vinnichenko, M. Helm, H. Hochmuth, M. Lorenz, M. Grundmann, H. Schmidt, J. Phys. D, Appl. Phys. 42, 085001 (2009)

    Article  ADS  Google Scholar 

  103. S. Zhou, K. Potzger, Q. Xu, G. Talut, M. Lorenz, W. Skorupa, M. Helm, J. Fassbender, M. Grundmann, H. Schmidt, Vacuum 83, S13 (2009)

    Article  Google Scholar 

  104. R.P. Borges, B. Ribeiro, A.R.G. Costa, C. Silva, R.C. da Silva, G. Evans, A.P. Goncalves, M.M. Cruz, M. Godinho, Eur. Phys. J. B 79(2), 185 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  105. M.H. Chu, J. Segura-Ruiz, G. Martinez-Criado, P. Cloetens, I. Snigireva, S. Geburt, C. Ronning, Phys. Status Solidi (RRL)—Rapid Res. Lett. 5, 283 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  106. J. Segura-Ruiz, G. Martinez-Criado, M.H. Chu, S. Geburt, C. Ronning, Nano Lett. 11, 5322 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  107. J.M. Wikberg, R. Knut, A. Audren, M. Ottosson, M.K. Linnarsson, O. Karis, A. Hallen, P. Svedlindh, J. Appl. Phys. 109, 083918 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  108. C.W. Zou, J. Zhang, W. Xie, L.X. Shao, L.P. Guo, D.J. Fu, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 269, 122 (2011)

    Article  ADS  Google Scholar 

  109. T. Fukumura, J. Zin, A. Ohtomo, H. Koinuma, Appl. Phys. Lett. 75, 3366 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  110. X.M. Cheng, C.L. Chien, J. Appl. Phys. 93, 7876 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  111. H. Saeki, H. Matsui, T. Kawai, H. Tabata, J. Phys. Chem. 16, S5533 (2004)

    Google Scholar 

  112. Y.M. Cho, W.K. Choo, H. Kim, D. Kim, Y. Ihm, Appl. Phys. Lett. 80, 3358 (2002)

    Article  ADS  Google Scholar 

  113. R. Kumar, A.P. Singh, P. Thakur, K.H. Chae, W.K. Choi, B. Angadi, S.D. Kaushik, S. Patnaik, J. Phys. D, Appl. Phys. 41, 155002 (2008)

    Article  ADS  Google Scholar 

  114. J.H. Park, M.G. Kim, H.M. Jang, S. Ryu, Y.M. Kim, Appl. Phys. Lett. 84, 1338 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  115. Z. Yin, N. Chen, C. Chai, F. Yang, J. Appl. Phys. 96, 5093 (2004)

    Article  ADS  Google Scholar 

  116. M. Snure, D. Kumar, A. Tiwari, Int. J. Join. Mater. 61, 72 (2009)

    Google Scholar 

  117. M. Ay, A. Nefedov, H. Zabel, Appl. Surf. Sci. 205, 329 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  118. J.F. Ziegler, J.P. Biersack, U. Littmark, The Stopping and Range of Ions in Solids (Pergamon, New York, 1985)

    Google Scholar 

  119. C. Morawe, H. Zabel, J. Appl. Phys. 77, 1969 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  120. T. Zeidler, F. Schreiber, H. Zabel, W. Donner, N. Metoki, Phys. Rev. B 53, 3256 (1996)

    Article  ADS  Google Scholar 

  121. T. Schmitte, Bragg-MOKE and vector-MOKE investigations: magnetic reversal of patterned microstripes. PhD thesis, Ruhr-Universität Bochum (2002)

    Google Scholar 

  122. A. Westphalen, Advanced MOKE investigations: remagnetization processes of microsized structures. PhD thesis, Ruhr-Universität Bochum (2007)

    Google Scholar 

  123. N. Akdoǧan, İnce filmlerde manyeto-optik ölc̣ümler. Master’s thesis, Yıldız Technical University (2004)

    Google Scholar 

  124. N. Akdoǧan, Origin of ferromagnetism in oxide-based diluted magnetic semiconductors. PhD thesis, Ruhr-Universität Bochum (2008)

    Google Scholar 

  125. J.M. Tonnerre, L. Seve, D. Raoux, G. Soullie, B. Rodmacq, P. Wolfers, Phys. Rev. Lett. 75, 740 (1995)

    Article  ADS  Google Scholar 

  126. G. van der Laan, Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 10, 120 (2006)

    Article  Google Scholar 

  127. J.B. Kortright, J.S. Jiang, S.D. Bader, O. Hellwig, D.T. Marguiles, E.E. Fullerton, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 199, 301 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  128. J. Grabis, A. Nefedov, H. Zabel, Rev. Sci. Instrum. 74, 4048 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  129. T.J. Regan, H. Ohldag, C. Stamm, F. Nolting, J. Lüning, J. Stöhr, R.L. White, Phys. Rev. B 64, 214422 (2001)

    Article  ADS  Google Scholar 

  130. M. Kobayashi, Y. Ishida, J.I. Hwang, T. Mizokawa, A. Fugimori, K. Mamiya, J. Okamoto, Y. Takeda, T. Okane, Y. Saitoh, Y. Muramatsu, A. Tanaka, H. Saeki, H. Tabata, T. Kawai, Phys. Rev. B 72, 201201(R) (2005)

    ADS  Google Scholar 

  131. C.H. Patterson, Phys. Rev. B 74, 144432 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  132. R.I. Khaibullin, S.Z. Ibragimov, L.R. Tagirov, V.N. Popok, I.B. Khaibullin, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 257, 369 (2007)

    Article  ADS  Google Scholar 

  133. A. Meldrum, L.A. Boatner, K. Sorge, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 207, 36 (2003)

    Article  ADS  Google Scholar 

  134. J.K. Lee, M.F. Hundley, J.D. Thompson, R.K. Schulze, H.S. Jung, J.A. Valdez, M. Nastasi, X. Zhang, Appl. Phys. Lett. 89, 182502 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  135. C.M. Hurd, The Hall Effect in Metals and Alloys (Plenum, New York, 1972)

    Book  Google Scholar 

  136. K. Nielsen, S. Bauer, M. Lübbe, S.T.B. Goennenwein, M. Opel, J. Simon, W. Mader, R. Gross, Phys. Status Solidi (a) 203, 3581 (2006)

    Article  ADS  Google Scholar 

  137. D.C. Look, D.C. Reynolds, J.R. Sizelove, R.L. Jones, C.W. Litton, G. Cantwell, W.C. Harsch, Solid State Commun. 105, 399 (1998)

    Article  ADS  Google Scholar 

  138. D.C. Look, J.W. Hemsky, J.R. Sizelove, Phys. Rev. Lett. 82, 2552 (1999)

    Article  ADS  Google Scholar 

  139. J.M.D. Coey, M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald, Nat. Mater. 4, 173 (2005)

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Acknowledgements

The authors would like to acknowledge A. Nefedov, L. Tagirov, R. Khaibullin, K. Westerholt, H.W. Becker, C. Somsen, S. Gök, B. Rameev, S. Güler, O. Öztürk and B. Aktas for their cooperation. This work was partially supported by DFG through SFB 491, the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) through Contract Nos. 05KS7PC1 (ALICE diffractometer) and 05ES3XBA/5 (travel to BESSY), the State Planning Organization of Turkey (DPT) through Project No. 2009K120730, TÜBİTAK through Project Nos. 209T061 and 110T855, the International Max Planck Research School-SurMat, RFBR through Grant No. 07-02-00559-a, and NK-16P/13 of the Federal Agency on Education, Russia.

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Numan Akdoǧan .

Editor information

Editors and Affiliations

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2013 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Akdoǧan, N., Zabel, H. (2013). Origin of Ferromagnetism in Co-Implanted ZnO. In: Aktaş, B., Mikailzade, F. (eds) Nanostructured Materials for Magnetoelectronics. Springer Series in Materials Science, vol 175. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-34958-4_3

Download citation

Publish with us

Policies and ethics