We report the growth by molecular beam epitaxy of highly resistive GdN, using intentional doping with magnesium. Mg-doped GdN layers with resistivities of 103 Ω cm and carrier concentrations of 1016 cm−3 are obtained for films with Mg concentrations up to 5 × 1019 atoms/cm3. X-ray diffraction rocking curves indicate that Mg-doped GdN films have crystalline quality very similar to undoped GdN films, showing that the Mg doping did not affect the structural properties of the films. A decrease of the Curie temperature with decreasing the electron density is observed, supporting a recently suggested magnetic polaron scenario [F. Natali, B. J. Ruck, H. J. Trodahl, D. L. Binh, S. Vézian, B. Damilano, Y. Cordier, F. Semond, and C. Meyer, Phys. Rev. B 87, 035202 (2013)].

1.
F.
Hulliger
,
J. Magn. Magn. Mater.
8
,
183
(
1978
).
2.
F.
Natali
,
B. J.
Ruck
,
N. O. V.
Plank
,
H. J.
Trodahl
,
S.
Granville
,
C.
Meyer
, and
W. R. L.
Lambrecht
,
Prog. Mater. Sci.
58
,
1316
(
2013
).
3.
P.
Larson
,
W. R. L.
Lambrecht
,
A.
Chantis
, and
M.
van Schilgaarde
,
Phys. Rev. B
75
,
045114
(
2007
).
4.
C. M.
Aerts
,
P.
Strange
,
M.
Horne
,
W. M.
Temmerman
,
Z.
Szotek
, and
A.
Svane
,
Phys. Rev. B
69
,
045115
(
2004
).
5.
C.-G.
Duan
,
R. F.
Sabiryanov
,
J.
Liu
,
W. N.
Mei
,
P. A.
Dowben
, and
J. R.
Hardy
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
139901
(
2006
).
6.
H. J.
Trodahl
,
A. R. H.
Preston
,
J.
Zhong
,
B. J.
Ruck
,
N. M.
Strickland
,
C.
Mitra
, and
W. R. L.
Lambrecht
,
Phys. Rev. B
76
,
085211
(
2007
).
7.
M. A.
Scarpulla
,
C. S.
Gallinat
,
S.
Mack
,
J. S.
Speck
, and
A. C.
Gossard
,
J. Cryst. Growth
311
,
1239
(
2009
).
8.
R.
Vidyasagar
,
T.
Kita
,
T.
Sakurai
, and
H.
Ohta
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
222408
(
2013
).
9.
K.
Senapati
,
M. G.
Blamire
, and
Z. H.
Barber
,
Nat. Mater.
10
,
849
(
2011
).
10.
M. G.
Blamire
,
A.
Pal
,
Z. H.
Barbe
, and
Kartik
Senapati
,
Proc. SPIE
8461
,
Spintronics V, 84610J
(
2012
).
11.
H.
Warring
,
B. J.
Ruck
,
H. J.
Trodahl
, and
F.
Natali
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
132409
(
2013
).
12.
S.
Krishnamoorthy
,
T.
Kent
,
J.
Yang
,
P. S.
Park
,
R. C.
Myers
, and
S.
Rajan
,
Nano Lett.
13
,
2570
(
2013
).
13.
A.
Kandala
,
A.
Richardella
,
D. W.
Rench
,
D. M.
Zhang
,
T. C.
Flanagan
, and
N.
Samarth
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
202409
(
2013
).
14.
D. X.
Li
,
Y.
Haga
,
H.
Shida
,
T.
Suzuki
,
Y. S.
Kwon
, and
G.
Kido
,
J. Phys.: Condens. Matter
9
,
10777
(
1997
).
15.
C.-G.
Duan
,
R. F.
Sabiryanov
,
W. N.
Mei
,
P. A.
Dowben
,
S. S.
Jaswal
, and
E. Y.
Tsymbal
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
182505
(
2006
).
16.
C.
Mitra
and
W. R. L.
Lambrecht
,
Phys. Rev. B
78
,
134421
(
2008
).
17.
F.
Natali
,
B. J.
Ruck
,
H. J.
Trodahl
,
D. L.
Binh
,
S.
Vézian
,
B.
Damilano
,
Y.
Cordier
,
F.
Semond
, and
C.
Meyer
,
Phys. Rev. B
87
,
035202
(
2013
).
18.
F.
Natali
,
N. O. V.
Plank
,
J.
Galipaud
,
B. J.
Ruck
,
H. J.
Trodahl
,
F.
Semond
,
S.
Sorieul
, and
L.
Hirsch
,
J. Cryst. Growth
312
,
3583
(
2010
).
19.
F.
Natali
,
S.
Vézian
,
S.
Granville
,
B.
Damilano
,
H. J.
Trodahl
,
E.-M.
Anton
,
H.
Warring
,
F.
Semond
,
Y.
Cordier
,
S. V.
Chong
, and
B. J.
Ruck
,
J. Cryst. Growth
404
,
146
(
2014
).
20.
A.
Mauger
and
C.
Godart
,
Phys. Rep.
141
,
51
(
1986
).
21.
P.
Liu
and
J.
Tang
,
Phys. Rev. B
85
,
224417
(
2012
).
22.
M.
Arnold
and
J.
Kroha
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
046404
(
2008
).
23.
A.
Sharma
and
W.
Nolting
,
Phys. Rev. B
81
,
125303
(
2010
).
You do not currently have access to this content.