We report on the magnetic properties of an oxide-diluted magnetic semiconductor (DMS), Zn0.64Mn0.36O. The temperature dependence of the magnetization shows a spin-glass behavior with the large magnitude of the Curie–Weiss temperature, corresponding to a stronger antiferromagnetic exchange coupling than other II–VI DMSs. The small effective Mn moment (x̄∼0.02) under high field also represents a strong antiferromagnetic exchange coupling in this compound.

Combinatorial laser molecular-beam epitaxy method was employed to fabricate epitaxial ZnO thin films doped with all the 3d transition metal (TM) ions in a high throughput fashion. The solubility behavior of TM ions was discussed from the viewpoints of the ionic radius and valence state. The magneto-optical responses coincident with absorption spectra were observed for Mn- and Co-doped samples. Cathodoluminescence spectra were studied for Cr-, Mn-, Fe-, and Co-doped samples, among which Cr-doped ZnO showed two sharp peaks at 2.97 eV and 3.71 eV, respectively, at the expense of the exciton emission peak of pure ZnO at 3.25 eV. Different magnetoresistance behavior was observed for the samples codoped with n-type carriers. Ferromagnetism was not observed for Cr- to Cu-doped samples down to 3 K.

Toluene is one of the harmful volatile organic compounds (VOCs) for both human health and environments. Thus, to prevent the hazardous effect of toluene, fast detection at an early stage is needed. CuO shows the merit for a wide range responsivity to VOCs but suffers from small response value, slow response/recovery speeds, and low durability. Herein, we report a facile preparation of CuO/Ti3C2Tx MXene hybrids via electrostatic self-assembly. The CuO nanoparticles (∼7 nm) were uniformly dispersed on the surface and the interlayers of the Ti3C2Tx MXene, forming hybrid heterostructures. The CuO/Ti3C2Tx MXene exhibited the improved toluene gas sensing response (Rg/Ra) of 11.4, which is nearly 5 times higher than that of the pristine CuO nanoparticles (2.3) to 50 ppm of toluene at 250 °C. Due to the different work function (Φ), the Schottky junction was established at the interface of CuO/Ti3C2Tx MXene, acting as a hole trapping region (HTR) at the Ti3C2Tx MXene side. Compared to other hybrid 2D materials such as MoS2 and rGO, which possess a higher work function, the CuO/Ti3C2Tx MXene maintained better toluene sensing performance. Thus, the work function is critical for designing a high sensing performance of hybrid metal oxides/2D materials. The hybridization of CuO with Ti3C2Tx MXene improved not only enhancement of the response time but also the selectivity and the responses (270 s) and recovery times (10 s) compared with those of CuO, due to high conductivity of the metallic phase in Ti3C2Tx MXene. Such excellent performance showed the promising applications of metal oxides/2D hybrid materials for VOCs gas sensing.

Abstract Traditional selectivity of gas sensors determined by the magnitude of the response value has significant limitations. The distinctive inversion sensing behavior not only defies the traditional sensing theory but also provides insight into defining selectivity. Herein, the novel definition of selectivity is established in a study with VO 2 (M1). The sensing behavior of VO 2 (M1) is investigated after its synthesis conditions optimization by machine learning. In gases of the same nature, VO 2 (M1) shows remarkably selective for NH 3 marked with unique resistance increase behavior. Such anomalous behavior is attributed to the formation of the Schottky junction between VO 2 (M1) and the electrode. The “work function‐electron affinity” relation is summarized as the selectivity coefficient, a parameter for predicting the selectivity of the sensing material effectively.

Ratiometric thermometry is among the emerging applications in phosphor materials. Particularly, the technique of ultrafine-space thermometry has garnered significant attention in bio-imaging. Near-infrared (NIR) light, with its high tissue permeability, serves not only as an excitation source for up-conversion photoluminescence (UCPL) but also induces down-shifting photoluminescence (DSPL) at longer wavelengths. These luminescence mechanisms offer promising avenues for bio-available thermometry. In this study, we focused on highly bio-adaptable yttria-stabilized zirconia (YSZ), Zr

The photoluminescence properties of f – f emission-type phosphors are strongly dependent on the electronic structure of the host materials. This study investigated in detail the relationship between the bandgap energy and...