Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

7.3. Magnetische Eigenschaften von EuO
et al. polykristalline Filme untersucht. Die Filmqualität, insbesondere Sauerstofffehlstellen
haben somit wohl einen großen Einfluss auf die maximal erreichbaren Curie-
Temperaturen [72].
Im Rahmen meiner Diplomarbeit wurde der Ursprung des Maximums näher untersucht
[65]. So zeigt sich eine Korrelation der Ladungsträgerdichte n mit T C . T C (n) sinkt
für hohe Dotierkonzentrationen x ebenfalls ab. Wie in Kapitel 7.2.2 beschrieben, sind
bei Temperaturen deutlich unterhalb von T C aufgrund der Zeeman-Aufspaltung alle
dotierten Elektronen in das Leitungsband transferiert worden. Mittels Hall-Effekt-
Messungen lässt sich die Ladungsträgerdichte bestimmen und somit die Anzahl der
aktiven Dotanten ermitteln. Als Messtemperatur eignet sich hierfür T = 4,2 K, da dies
deutlich geringer als T C ist. Trägt man T C anstatt gegen die Dotierkonzentration x
gegen die bei dieser Temperatur ermittelte Ladungsträgerdichte n auf, ergibt sich ein
monotoner Anstieg (Abbildung 7.6 (a)). Der Abfall von T C für hohe Dotierkonzentrationen
lässt sich somit auf einen Rückgang der Ladungsträgerdichte zurückführen. So
gibt nur ein Bruchteil der Gd-Ionen ein Elektron ans Leitungsband ab. Dies ist jedoch
nicht nur für hohe Dotierkonzentrationen der Fall, sondern auch für kleine, wie Abbildung
7.6 (b) zeigt. Maximal wird eine Dotantenaktivierung a D von 35 % erreicht.
Weiterhin wurde für den Anstieg von T C über den Wert von 69 K eine notwendige
Mindestladungsträgerdichte von 1 · 10 25 1/m 3 ermittelt.
Curie temperature (K)
128
120
112
104
96
88
80
72
Dopant activation (%)
100
80
60
40
20
full dopant activation
10 17 10 18 10 19 10 20 10 21
-3
Carrier density (cm )
(a)
0
0.1 1.0 10
Doping concentration (%)
(b)
Abbildung 7.6.: (a) Gemessene Abhängigkeit der Curie-Temperatur von der Ladungsträgerdichte
in epitaktischen Eu 1−x Gd x O-Filmen. Es ist ein monotoner Anstieg in
T C (x) zu verzeichnen. (b) Dotantenaktivierung nach Gleichung 7.2 in Abhängigkeit
der Dotierkonzentration x. Maximal 35 % der Gd-Ionen dotieren
ein Elektron ins Leitungsband. (Aus [65].)
Für andere Dotanten als Gd wurden bisher keine systematischen Untersuchungen von
T C (x), n und a D an epitaktischen Filmen durchgeführt. Für den Dotanten La wurde
dies in einer umfangreichen Probenserie im Rahmen meiner Doktorarbeit durchge-
103