We report the investigation into a large enhancement of the magnetoresistance (MR) by Ce doping in Si epitaxial thin films at room temperature. The positive MR is proportional to the square of the magnetic field at low magnetic fields below 5 T, while it increases linearly with regards to the strength of the magnetic field above 5 T. Based on the experimental finding that the change in the donor level corresponds to that of the MR ratio as a function of Ce concentration, the electronic state turns out to be influenced by Ce doping and strongly correlate the magnetotransport characteristics. It is concluded that this MR effect appears via the Lorentz force effect on the carrier motion, which is enhanced by the random scattering potential distribution arising from the Ce doping.

2.
K.
Ando
,
S.
Takahashi
,
J.
Ieda
,
H.
Kurebayashi
,
T.
Trypiniotis
,
C. H. W.
Barnes
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Nat. Mater.
10
,
655
(
2011
).
3.
E.
Saitoh
,
M.
Ueda
,
H.
Miyajima
, and
G.
Tatara
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
182509
(
2006
).
4.
J.-C.
Rojas-Sánchez
,
M.
Cubukcu
,
A.
Jain
,
C.
Vergnaud
,
C.
Portemont
,
C.
Ducruet
,
A.
Barski
,
A.
Marty
,
L.
Vila
,
J.-P.
Attané
,
E.
Augendre
,
G.
Desfonds
,
S.
Gambarelli
,
H.
Jaffrés
,
J.-M.
George
, and
M.
Jamet
,
Phys. Rev. B
88
,
064403
(
2013
).
5.
N.
Tombros
,
C.
Jozsa
,
M.
Popinciuc
,
H. T.
Jonkman
, and
B. J.
van Wees
,
Nature
448
,
571
(
2007
).
6.
K.
Biermann
,
A.
Hernández-Mínguez
,
R.
Hey
, and
P. V.
Santos
,
J. Appl. Phys.
112
,
083913
(
2012
).
7.
R.
Xu
,
A.
Husmann
,
T. F.
Rosenbaum
,
M.-L.
Saboungi
,
J. E.
Enderby
, and
P. B.
Littlewood
,
Nature
390
,
57
(
1997
).
8.
F.
Kisslinger
,
C.
Ott
,
C.
Heide
,
E.
Kampert
,
B.
Butz
,
E.
Spiecker
,
S.
Shallcross
, and
H. B.
Weber
,
Nat. Phys.
11
,
650
(
2015
).
9.
F. Y.
Yang
,
K.
Liu
,
K.
Hong
,
D. H.
Reich
,
P. C.
Season
, and
C. L.
Chien
,
Science
284
,
1335
(
1999
).
10.
A.
Narayanan
,
M. D.
Watson
,
S. F.
Blake
,
N.
Bruyant
,
L.
Drigo
,
Y. L.
Chen
,
D.
Prabhakaran
,
B.
Yan
,
C.
Felser
,
T.
Kong
,
P. C.
Canfield
, and
A. I.
Coldea
,
Phys. Rev. Lett.
114
,
117201
(
2015
).
11.
H. G.
Johnson
,
S. P.
Bennett
,
R.
Barua
,
L. H.
Lewis
, and
D.
Heiman
,
Phys. Rev. B
82
,
085202
(
2010
).
12.
S.
Balevičius
,
N.
Zurauskienė
,
V.
Stankevič
,
S.
Keršulis
,
V.
Plaušinaitienė
,
A.
Abrutis
,
S.
Zherlitsyn
,
T.
Herrmannsdörfer
,
J.
Wosnitza
, and
F.
Wolf-Fabris
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
092407
(
2012
).
13.
14.
K.
Ando
and
E.
Saitoh
,
Nat. Commun.
3
,
629
(
2012
).
15.
S. P.
Dash
,
S.
Sharma
,
R. S.
Patel
,
M. P.
de Jong
, and
R.
Jansen
,
Nature
462
,
491
(
2009
).
16.
M.
Shiraishi
,
Y.
Honda
,
E.
Saitoh
,
Y.
Suzuki
, and
T.
Shinjo
,
Phys. Rev. B
83
,
241204(R)
(
2011
).
17.
M.
Bolduc
,
C.
Awo-Affouda
,
A.
Stollenwerk
,
M. B.
Huang
,
F. G.
Ramos
,
G.
Agnello
, and
V. P.
LaBella
,
Phys. Rev. B
71
,
033302
(
2005
).
18.
W.
Zhang
,
L.
Guo
,
G.
Peng
,
T.
Li
,
S.
Feng
,
Z.
Zhou
,
T.
Peng
, and
Z.
Quan
,
Thin Sold Films
520
,
769
(
2011
).
19.
M. P.
Delmo
,
S.
Yamamoto
,
S.
Kasai
,
T.
Ono
, and
K.
Kobayashi
,
Nature
457
,
1112
(
2009
).
20.
C.
Ciccarelli
,
B. G.
Park
,
S.
Ogawa
,
A. J.
Ferguson
, and
J.
Wunderlich
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
082106
(
2010
).
21.
T.
Yokota
,
N.
Fujimura
,
T.
Wada
,
S.
Hamasaki
, and
T.
Ito
,
J. Appl. Phys.
93
(
10
)
7679
(
2003
).
22.
T.
Terao
,
K.
Fujii
,
D.
Shindo
,
T.
Yoshimura
, and
N.
Fujimura
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
48
,
033003
(
2009
).
23.
Y.
Miyata
,
Y.
Nose
,
T.
Yoshimura
,
A.
Ashida
, and
N.
Fujimura
,
J. Cryst. Growth
425
,
158
(
2015
).
24.
N.
Nakashima
and
K.
Hashimoto
,
J. Appl. Phys.
69
(
3
),
1440
(
1991
).
25.
V. N.
Men'shov
,
V. V.
Tugushev
, and
S.
Caprara
,
Eur. Phys. J. B
77
,
337
(
2010
).
26.
T.
Roth
,
P.
Rosenits
,
S.
Diez
,
S. W.
Glunz
,
D.
Macdnald
,
S.
Beljakowa
, and
G.
Pensl
,
J. Appl. Phys.
102
,
103716
(
2007
).
27.
V. V.
Emtsev
, Jr.
,
C. A. J.
Ammerlaan
,
B. A.
Andreev
,
G. A.
Oganesyan
,
D. S.
Poloskin
, and
N. A.
Sobolev
,
Physica B
308–310
,
350
(
2001
).
28.
M.
Csontos
,
T.
Wojtowicz
,
X.
Liu
,
M.
Dobrowolska
,
B.
Jankó
,
J. K.
Furdyna
, and
G.
Mihály
,
Phys. Rev. Lett.
95
,
227203
(
2005
).
29.
N. A.
Porter
and
C. H.
Marrows
,
Sci. Rep.
2
,
565
(
2012
).
30.
P. H.
Hai
,
S.
Ohya
,
M.
Tanaka
,
S. E.
Barnes
, and
S.
Maekawa
,
Nature
458
,
489
(
2009
).
31.
K. H.
Gao
,
Q. W.
Tang
,
T.
Lin
,
Z. Q.
Li
,
X. H.
Zhang
,
J.
Xu
,
H. Y.
Deng
, and
J. H.
Chu
,
Europhys. Lett.
102
,
37009
(
2013
).
32.
A.
El Kaaouachi
,
A.
Moudden
, and
G.
Biskupski
,
Physica B
266
,
378
(
1999
).
33.
J. J. H. M.
Schoonus
,
P. P. J.
Haazen
,
H. J. M.
Swagten
, and
B.
Koopmans
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
42
,
185011
(
2009
).
34.
D.
Yang
,
F.
Wang
,
Y.
Ren
,
Y.
Zuo
,
Y.
Peng
,
S.
Zhou
, and
D.
Xue
,
Adv. Funct. Mater.
23
,
2918
(
2013
).
35.
C.
Petrovic
,
J. W.
Kim
,
S. L.
Bud'ko
,
A. I.
Goldman
,
P. C.
Canfield
,
W.
Choe
, and
G. J.
Miller
,
Phys. Rev. B
67
,
155205
(
2003
).
36.
T.
Zhang
,
J. J.
Harris
,
W. R.
Branford
,
Y. V.
Bugoslavsky
,
A.
Husmann
, and
S. A.
Solin
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
012110
(
2006
).
37.
M. M.
Parish
and
P. B.
Littlewood
,
Nature
426
,
162
(
2003
).
38.
D.
Bhoi
,
P.
Mandal
,
P.
Choudhury
,
S.
Pandya
, and
V.
Ganesan
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
172105
(
2011
).
You do not currently have access to this content.