We report an enhanced linear magnetoresistance in germanium at room temperature. The magnetic-field dependence shows no saturation at magnetic fields (B) up to 4 T and the magnetoresistance sensitivity at low fields (B < 0.4 T) can reach ∼8 T−1. It is found that this magnetoresistance effect is ascribed to surface imperfection, which cannot only increase the recombination rate but also enhance the inhomogeneity. Our work may be attractive to the magnetic-field sensing industry and make germanium-based magnetoelectronics further developed.

1.
M. P.
Delmo
,
S.
Kasai
,
K.
Kobayashi
, and
T.
Ono
,
Appl. Phys. Lett.
95
,
132106
(
2009
).
2.
M. P.
Delmo
,
E.
Shikoh
,
T.
Shinjo
, and
M.
Shiraishi
,
Phys. Rev. B
87
,
245301
(
2013
).
3.
D. Z.
Yang
,
F. C.
Wang
,
Y.
Ren
,
Y. L.
Zuo
,
Y.
Peng
,
S. M.
Zhou
, and
D. S.
Xue
,
Adv. Funct. Mater.
23
,
2918
(
2013
).
4.
M. P.
Delmo
,
S.
Yamamoto
,
S.
Kasai
,
T.
Ono
, and
K.
Kobayashi
,
Nature (London)
457
,
1112
(
2009
).
5.
M. P.
Delmo
,
S.
Kasai
,
K.
Kobayashi
, and
T.
Ono
,
J. Phys.: Conf. Ser.
193
,
012001
(
2009
).
6.
C.
Prados
,
D.
Garcia
,
F.
Lesmes
,
J. J.
Freijo
, and
A.
Hernando
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
718
(
1995
).
7.
C.
Wan
,
X.
Zhang
,
X.
Gao
,
J.
Wang
, and
X.
Tan
,
Nature
477
,
304
(
2011
).
8.
K.
Cong
and
Y.
Ji
,
Mod. Phys. Lett. B
26
,
1250048
(
2012
).
9.
T.
Wang
,
M. S.
Si
,
D. Z.
Yang
,
Z.
Shi
,
F. C.
Wang
,
Z. L.
Yang
,
S. M.
Zhou
, and
D. S.
Xue
,
Nanoscale
6
,
3978
(
2014
).
10.
J. J.
Chen
,
X. Z.
Zhang
,
H. G.
Piao
,
J. M.
Wang
, and
Z. C.
Luo
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
193508
(
2014
).
11.
Y.
Nagamine
,
H.
Maehara
,
K.
Tsunekawa
,
D. D.
Djayaprawira
,
N.
Watanabe
,
S.
Yuasa
, and
K.
Ando
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
162507
(
2006
).
12.
M. N.
Ali
,
J.
Xiong
,
S.
Flynn
,
J.
Tao
,
Q. D.
Gibson
,
L. M.
Schoop
,
T.
Liang
,
N.
Haldolaarachchige
,
M.
Hirschberger
,
N. P.
Ong
, and
R. J.
Cava
,
Nature (London)
514
,
205
(
2014
).
13.
C.
Shekhar
,
S.
Ouardi
,
G. H.
Fecher
,
A. K.
Nayak
,
C.
Felser
, and
E.
Ikenaga
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
252109
(
2012
).
14.
M.
Lee
,
T. F.
Rosenbaum
,
M. L.
Saboungi
, and
H. S.
Schnyders
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
066602
(
2002
).
15.
W. R.
Branford
,
A.
Husmann
,
S. A.
Solin
,
S. K.
Clowes
,
T.
Zhang
,
Y. V.
Bugoslavsky
, and
L. F.
Cohen
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
202116
(
2005
).
16.
A. A.
Abrikosov
,
Phys. Rev. B
58
,
2788
(
1998
).
17.
M. A.
Aamir
,
S.
Goswami
,
M.
Baenninger
,
V.
Tripathi
,
M.
Pepper
,
I.
Farrer
,
D. A.
Ritchie
, and
A.
Ghosh
,
Phys. Rev. B
86
,
081203(R)
(
2012
).
18.
M. M.
Parish
and
P. B.
Littlewood
,
Nature (London)
426
,
162
(
2003
).
19.
J. J.
Chen
,
X. Z.
Zhang
,
Z. C.
Luo
,
J. M.
Wang
, and
H. G.
Piao
,
J. Appl. Phys.
116
,
114511
(
2014
).
20.
G.
Choe
and
M.
Steinback
,
J. Appl. Phys.
85
,
5777
(
1999
).
21.
S.
Vilain
,
J.
Ebothe
, and
M.
Troyon
,
J. Magn. Magn. Mater.
157
,
274
(
1996
).
22.
H.
Mathur
and
H. U.
Baranger
,
Phys. Rev. B
64
,
235325
(
2001
).
23.
S.
Joo
,
T.
Kim
,
S. H.
Shin
,
J. Y.
Lim
,
J.
Hong
,
J. D.
Song
,
J.
Chang
,
H.-W.
Lee
,
K.
Rhie
,
S. H.
Han
,
K.-H.
Shin
, and
M.
Johnson
,
Nature
494
,
72
(
2013
).
24.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4919216 for optical image of the devices; local-field-induced impact ionization; the relationship between surface roughness and MR; and MR measurements at high magnetic fields.
25.
P. J.
Drummond
,
D.
Bhatia
,
A.
Kshirsagar
,
S.
Ramani
, and
J.
Ruzyllo
,
Thin Solid Films
519
,
7621
(
2011
).
26.
R. S.
Popovic
,
Hall Effect Devices
(
Institute of Physics
,
London
,
2004
).
27.
A. G.
Kollyukh
,
V. K.
Malyutenko
,
V. B.
Sukhorebry
,
A.
Chovet
, and
S.
Cristoloveanu
,
J. Phys. D
19
,
L79
(
1986
).
28.
N. V.
Kozlova
,
N.
Mori
,
O.
Makarovsky
,
L.
Eaves
,
Q. D.
21Zhuang
,
A.
Krier
, and
A.
Patanè
,
Nat. Commun.
3
,
1097
(
2012
).
29.
J. B.
Sampsell
and
J. C.
Garland
,
Phys. Rev. B
13
,
583
(
1976
).
30.
L.
Wu
,
X.
Zhang
,
J.
Vanacken
,
N.
Schildermans
,
C.
Wan
, and
V. V.
Moshchalkov
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
112113
(
2011
).
31.
H. G.
Johnson
,
S. P.
Bennett
,
R.
Barua
,
L. H.
Lewis
, and
D.
Heiman
,
Phys. Rev. B
82
,
085202
(
2010
).
32.
M. N.
Baibich
,
J. M.
Broto
,
A.
Fert
,
F.
Nguyen Van Dau
,
F.
Petroff
,
P.
Eitenne
,
G.
Creuzet
,
A.
Friederich
, and
J.
Chazelas
,
Phys. Rev. Lett.
61
,
2472
(
1988
).
33.
H.
Liu
,
P.
Wang
,
D.
Qi
,
X.
Li
,
X.
Han
,
C.
Wang
,
S.
Chen
,
C.
Li
, and
W.
Huang
,
Appl. Phys. Lett.
105
,
192103
(
2014
).
34.
B.
Yu
,
X. H.
Sun
,
G. A.
Calebotta
,
G. R.
Dholakia
, and
M.
Meyyappan
,
J. Cluster Sci.
17
,
579
(
2006
).
35.
A. L.
Friedman
,
J. L.
Tedesco
,
P. M.
Campbell
,
J. C.
Culbertson
,
E.
Aifer
,
F. K.
Perkins
,
R. L.
Myers-Ward
,
J. K.
Hite
,
C. R.
Eddy
,
G. G.
Jernigan
, and
D. K.
Gaskill
,
Nano Lett.
10
,
3962
(
2010
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.