Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

7.2. Elektronische Eigenschaften von EuO
Abbildung 7.2.: Schematische Darstellung der monoklinen Einheitszelle von Eu 2
O 3
. Die
Gitterparameter betragen a = 14,11 Å, b = 3,602 Å, c = 8,808 Å und
β = 100,037 ◦ [155].
7.2.1. Elektronische Dotierung von EuO
EuO lässt sich elektronisch dotieren. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten, die Dotierung
mit Sauerstofffehlstellen 2 (EuO 1−x ) [13–16, 25–53] und das chemische Dotieren durch
Ersetzen von Eu 2+ durch dreiwertige Ionen D 3+ (Eu 1−x D x O). Meist werden dazu
Seltene Erden verwendet (La [20, 21, 25, 54–56], Ce [57], Nd [54], Sm [43, 58], Gd
[21,25,46,54,55,59–68], Tb [69], Ho [25,54] und Lu [21]), aber auch Fe [27,28,70,71],
Cu, Ag [27] und Y [54] wurden verwendet.
Sowohl bei der Dotierung mit Sauerstofffehlstellen als auch beim chemischen Dotieren
mit dreiwertigen Ionen handelt es sich um eine n-Dotierung, die ein Donatorniveau
knapp unterhalb der Leitungsbandkante erzeugt. Für die Energielücke E A zwischen
diesem und dem Leitungsband wird je nach Dotierkonzentration zwischen etwa 10 meV
und mehr als 100 meV angegeben [34, 58, 61, 72, 165].
7.2.2. Spezifischer Widerstand und Metall-Isolator-Übergang
Durch den Zeeman-Effekt aufgrund der ferromagnetischen Ordnung unterhalb der
Curie-Temperatur spaltet sich das Leitungsband von EuO auf. Dies wird schematisch
in Abbildung 7.4 dargestellt. Die Aufspaltung des Leitungsbandes beträgt 0,6 eV
[19,167], d. h. die Zustände für eine Spinrichtung werden um 0,3 eV nach unten verschoben,
während sie für die andere um denselben Betrag nach oben zu höheren Energien
hin verschoben werden. Durch die energetische Herabsetzung der Leitungsbandkante
2 In der Literatur wird oft statt Sauerstofffehlstellen von Eu-dotiertem EuO oder EuO mit Eu-Überschuss
gesprochen.
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