Rare earth doping is a standard, yet experimentally poorly understood method to increase the Curie temperature (TC) of the ferromagnetic semiconductor EuO. Here, we report on the charge carrier density (n) and the TC of commonly used 4.2 at. % Gd-doped EuO films grown by molecular-beam epitaxy on (110) oriented YAlO3 substrates at various substrate temperatures (Tsub). Increasing Tsub leads to a decrease in n and TC. For high substrate temperatures the Gd-doping is rendered completely inactive: n and TC drop to the values of undoped EuO.

1.
A.
Schmehl
,
V.
Vaithyanathan
,
A.
Herrnberger
,
S.
Thiel
,
C.
Richter
,
M.
Liberati
,
T.
Heeg
,
M.
Röckerath
,
L. F.
Kourkoutis
,
S.
Mühlbauer
,
P.
Böni
,
D. A.
Muller
,
Y.
Barash
,
J.
Schubert
,
Y.
Idzerda
,
J.
Mannhart
, and
D. G.
Schlom
,
Nature Mater.
6
,
882
(
2007
).
2.
A. G.
Swartz
,
J.
Ciraldo
,
J. J. I.
Wong
,
Y.
Li
,
W.
Han
,
T.
Lin
,
S.
Mack
,
J.
Shi
,
D. D.
Awschalom
, and
R. K.
Kawakami
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
112509
(
2010
).
3.
Y.
Shapira
,
S.
Foner
, and
T. B.
Reed
,
Phys. Rev. B
8
,
2299
(
1973
).
4.
K.
Ahn
and
J. C.
Suits
,
IEEE Trans. Magn.
3
,
453
(
1967
).
5.
T. R.
McGuire
and
M. W.
Shafer
,
J. Appl. Phys.
35
,
984
(
1964
).
6.
M. W.
Shafer
and
T. R.
McGuire
,
J. Appl. Phys.
39
,
588
(
1968
).
7.
H.
Miyazaki
,
H. J.
Im
,
K.
Terashima
,
S.
Yagi
,
M.
Kato
,
K.
Soda
,
T.
Ito
, and
S.
Kimura
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
232503
(
2010
).
8.
A. A.
Samokhvalov
,
B. A.
Gizhevskii
,
M. I.
Simonova
, and
N. I.
Solin
,
Sov. Phys. Solid State
14
,
230
(
1972
).
9.
A.
Mauger
,
M.
Escorne
,
C.
Godart
,
J. P.
Desfours
, and
J. C.
Achard
,
J. Phys. Colloq.
41
,
C5
263
(
1980
).
10.
T.
Matsumoto
,
K.
Yamaguchi
,
M.
Yuri
,
K.
Kawaguchi
,
N.
Koshizaki
, and
K.
Yamada
,
J. Phys.: Condens. Matter
16
,
6017
(
2004
).
11.
H.
Ott
,
S. J.
Heise
,
R.
Sutarto
,
Z.
Hu
,
C. F.
Chang
,
H. H.
Hsieh
,
H. -J.
Lin
,
C. T.
Chen
, and
L. H.
Tjeng
,
Phys. Rev. B
73
,
094407
(
2006
).
12.
R.
Sutarto
,
S. G.
Altendorf
,
B.
Coloru
,
M.
Moretti Sala
,
T.
Haupricht
,
C. F.
Chang
,
Z.
Hu
,
C.
Schüßler-Langeheine
,
N.
Hollmann
,
H.
Kierspel
,
J. A.
Mydosh
,
H. H.
Hsieh
,
H. -J.
Lin
,
C. T.
Chen
, and
L. H.
Tjeng
,
Phys. Rev. B
80
,
085308
(
2009
).
13.
T.
Mairoser
,
A.
Schmehl
,
A.
Melville
,
T.
Heeg
,
L.
Canella
,
P.
Böni
,
W.
Zander
,
J.
Schubert
,
D. E.
Shai
,
E. J.
Monkman
,
K. M.
Shen
,
D. G.
Schlom
, and
J.
Mannhart
,
Phys. Rev. Lett.
105
,
257206
(
2010
).
14.
A.
Mauger
,
Phys. Status Solidi B
84
,
761
(
1977
).
15.
N. J. C.
Ingle
and
I. S.
Elfimov
,
Phys. Rev. B
77
,
121202
(
2008
).
16.
M.
Arnold
and
J.
Kroha
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
046404
(
2008
).
17.
R. W.
Ulbricht
,
A.
Schmehl
,
T.
Heeg
,
J.
Schubert
, and
D. G.
Schlom
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
102105
(
2008
).
18.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.3563708 for details.
19.
P. G.
Steeneken
,
L. H.
Tjeng
,
I.
Elfimov
,
G. A.
Sawatzky
,
G.
Ghiringhelli
,
N. B.
Brookes
, and
D. -J.
Huang
,
Phys. Rev. Lett.
88
,
047201
(
2002
).
20.
J.
Schoenes
and
P.
Wachter
,
Phys. Rev. B
9
,
3097
(
1974
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.