Doktorarbeit_Mairoser.pdf - OPUS - Universität Augsburg

9. Untersuchung des Dotierverhaltens epitaktischer EuO-Filme
Zusätzlich zu dieser mit 5 % Lu-dotierten Probe wurde von mir im Rahmen meiner
Doktorarbeit eine Lu-Dotierserie untersucht. Es wurden die Curie-Temperaturen
gemessen. Für die drei Proben mit einem erhöhten T C wurden weiterhin die Ladungsträgerdichten
bestimmt. Die entsprechenden Daten und die der Lu-dotierten Probe
aus Ref. [21] sind in Tabelle 9.1 zusammengefasst. Aufgrund von nur vier untersuchten
Proben können über die Eigenschaften von Lu-dotierten EuO-Filmen keine abschließenden
Aussagen getroffen werden. Die gezeigten Daten werden aber in Kapitel 9.3
mit denen von La- bzw. Gd-dotierten Proben verglichen.
x (%) n ( 1 /m 3 ) T C (K)
0,5 2,8 · 10 26 ± 2,7 · 10 25 125 + 2 − 1
5 ∗ 1,8 · 10 26 119 + 2 − 1
6 4,8 · 10 26 ± 1,7 · 10 26 126 + 2 − 1
8 2,1 · 10 26 ± 1,5 · 10 26 123 + 2 − 1
Tabelle 9.1.: Nominelle Dotierkonzentrationen x, Ladungsträgerdichten n und Curie-Temperaturen
T C MBE-gewachsener Lu-dotierter Filme mit erhöhter Curie-Temperatur.
Die mit ∗ bezeichneten Daten stammen aus Ref. [21].
9.2. Dotierverhalten La-dotierter EuO-Filme
La ist als Dotant für EuO nicht unüblich [20,21,25,54–56], nichtsdestotrotz liegt bisher,
meines Wissens nach, keine ausführliche Studie einer kompletten Dotierserie vor.
Daher wurde von mir im Rahmen meiner Doktorarbeit eine umfassende Probenserie
mit unterschiedlichen La-Dotierungen untersucht. Die Proben besitzen eine nominelle
La-Konzentration im Bereich zwischen 0,05 % und 16 %. Die Filme wurden von Alexander
Melville an der Cornell University gewachsen. Die Dotierkonzentrationen sind
anhand der Flüsse der La- bzw. der Eu-Effusionszelle in der MBE eingestellt worden.
Da die exakte Dotierkonzentration in den Filmen bisher noch nicht gemessen wurde,
wird im Folgenden mit den nominellen gearbeitet.
Abbildung 9.1 zeigt die gemessenen Curie-Temperaturen (a) und die Ladungsträgerdichten
bei 4,2 K bzw. bei 300 K (b). Ein Anstieg von T C über den Wert von 69 K ist
für nominelle Dotierkonzentrationen ab 0,25 % zu erkennen. T C (x) steigt an bis zum
Maximum von 116 K, das bei einer 2 %igen La-Dotierung erreicht wird. Für höhere
Dotierkonzentrationen ist ein leichter Abfall auf etwa 111 K zu verzeichnen.
Die Ladungsträgerdichten wurden jeweils bei 4,2 K bzw. bei 300 K gemessen. Nicht
möglich waren Messungen von n aufgrund eines zu hohen Probenwiderstands für beide
Temperaturen bei den mit 0,05 %, 0,10 % bzw. 16 % dotierten Proben. Bei 300 K
konnte n zusätzlich für die mit 0,25 %, 0,50 % bzw. 0,75 % dotierten Proben nicht
bestimmt werden. Die gemessenen Ladungsträgerdichten bei 4,2 K und bei 300 K sind
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