In der vorliegenden Arbeit wurden die verdünnten magnetischen Halbleiter MnxGe1−x, Zn1−xMexO und Sn1−xMexO2 (mit Me = Co, Fe) als mögliche Kan-didaten zur Anwendung in der Spinelektronik hergestellt und charakterisiert.
Dabei ist von zentraler Bedeutung, ob der Ferromagnetismus eine intrinsische Eigenschaft der DMS ist, wobei dessen Ursachen in der Literatur nach wie vor kontrovers diskutiert werden. Die Untersuchung der elektronischen Struktur der DMS mittels Synchrotronstrahlung ist ein vielversprechendes Verfahren, um der Ursache der ferromagnetischen Kopplung auf den Grund zu gehen.
Zunächst wurde MnxGe1−x im Einkristallzüchtungsprozess nach Bridg-man hergestellt. Bei der Untersuchung der elementspezischen Verteilung in den Proben wurde festgestellt, dass während des Züchtungsprozesses eine Phasenseparation in Mn-reiche und Mn-arme Gebiete aufgetreten war.
Der Vergleich der Magnetisierungsmessungen mit denen der Referenzpro-ben Mn11Ge8 und Mn5Ge3 zeigte, dass die Ursache des ferromagnetischen Verhaltens in MnxGe1−x in der Bildung von Mn-reichen ferromagnetischen Clustern begründet ist. XAS-Messungen um die Mn 2p-Absorptionskante an Mn-reichen sowie Mn-armen Bereichen der MnxGe1−x-Proben zeigten, dass sich Mn im divalenten Oxidationszustand (2+) bendet. Des Weiteren wurden ResPES-Messungen an der Mn 2p-3d-Kante durchgeführt, um die Mn 3d PDOS aus dem Valenzband von Ge zu extrahieren. Die hierbei erhaltene PDOS unterstützt die These der Bildung von Mn-reichen Einschlüssen. In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, dass das gemessene magnetische Verhalten der MnxGe1−x-Proben von der Bildung Mn-reicher Phasen verursacht wird, und deshalb die Bridgman-Methode zur Herstellung der DMS ungeeignet ist.
Die dünnen Schichten der oxidischen Halbleiter Zn1−xMexO und Sn1−xMexO2 (mit Me = Co, Fe und 0.05 <x< 0.1) wurden im
Magnetron-Zusammenfassung und Ausblick 113
Sputterverfahren hergestellt. Der Sauerstoffgehalt wurde während der Proben-präparation systematisch variiert, um die Sauerstoff-Fehlsstellenkonzentration der Proben beeinussen zu können. Mit XRD-Messungen wurde die c -Achsen orientierte Epitaxie der ZnO-Schichten bzw. die Rutilstruktur von SnO2 veriziert. Fe-dotierte ZnO-Proben zeigten unterhalb von 10 K keinen Ferromagnetismus, Sn1−xCoxO2 wies erst bei einer höheren Dotierkonzentra-tion von x= 0.1 ferromagnetisches Verhalten bei 5 K. Fe-dotiertes SnO2 und Fe/Stickstoff-kodotiertes SnO2 war bei tiefer Temperatur ebenfalls ferromagne-tisch. Magnetisierungsmessungen unter Berücksichtigung des Substratbeitrages zeigten an Co-dotiertem ZnO, dass der Ferromagnetismus an die Präsenz von Sauerstoff-Fehlstellen gekoppelt ist.
XAS-Messungen um die Me 2p-Kante erlauben den Vergleich des Oxidations-zustandes der Dotierionen und Rückschlüsse auf die Koordination und chemi-sche Umgebung der Metall-Ionen im Wirtsgitter. XAS-Messungen an der Co 2p -Absorptionskante zeigten, dass Co in ZnO als Co2+ in tetraedrischer Koordi-nation von Sauerstoff an Zn-Gitterplätzen in das Wirtsgitter eingebaut ist. Auf-grund der unterschiedlichen Linienform des Absorptionsspektrums an der Co 2p-Kante wird die Koordination von Co in den SnO2-Proben im Gegensatz zu Zn1−xCoxO einer oktaedrischen Umgebung zugeordnet. Fe liegt in Fe-dotiertem ZnO abhängig von den Präparationsparametern in den beiden Oxidationszu-ständen (2+) und (3+) vor. Die Kodotierung der Fe-dotierten SnO2-Probe mit Stickstoff beeinusst den Oxidationszustand von Fe und führte generell zu ei-ner Erhöhung der Leitfähigkeit der dotierten oxidischen Halbleiter, wobei dies keinen messbaren Einuss auf das magnetische Verhalten der Proben zeigte.
Absorptionsmessungen um die O 1s-Kante stellen ein Zugang zu den Defekt-dichten an Sauerstoff-Gitterplätzen dar. Diese Messungen deuten auf die Abwe-senheit von Sauerstoff-Fehlstellen bei Sauerstoff-reich präparierten Co-dotierten ZnO-Proben hin, womit das paramagnetische Verhalten der Sauerstoff-reichen Proben erklärbar ist. Sauerstoff-arm präparierte Zn1−xCoxO-Proben wiesen da-gegen Sauerstoff-Fehlstellen auf. Vermutlich war die Defektdichte bezüglich der Sauerstoff-Gitterplätzen an Fe-dotiertem ZnO in allen Fe-dotierten ZnO-Proben gering, was das Ausbleiben des Ferromagnetismus in den Zn1−xFexO-Proben erklären könnte. Das Modell der gebundenen magnetischen Polaronen, bei dem die ferromagnetische Kopplung von Sauerstoff-Fehlstellen verursacht wird, ist deshalb ein passendes Modell zur Beschreibung des ferromagnetischen
Verhal-Zusammenfassung und Ausblick 114
tens im oxidischen DMS Zn1−xMexO. In diesem Modell bilden sich magneti-sche Polaronen um Sauerstoff-Fehlstellen aus. Magnetimagneti-sche Verunreinigungen, die sich innerhalb des Einussbereiches dieser Polaronen benden, koppeln so-fern die Perkolationsschwelle erreicht ist und sich die Polaronen überlappen.
ResPES-Messungen extrahieren die partielle Zustandsdichte der Metall-Ionen aus dem Valenzband des oxidischen Halbleiters und ermöglichen so den Ver-gleich mit theoretischen Rechnungen. Das Maximum der PDOS der Elektronen der Dotierionen ist um 3.5 eV im Valenzband des Wirtsgitters lokalisiert. Die PDOS der Co 3d-Elektronen liegt um 4 eV und 7 eV im Valenzband von SnO2. Die Zustandsdichte nahe dem Fermi-Niveau ist bei allen Proben vernachlässig-bar gering, was die geringe Leitfähigkeit der Proben erklärt.
An den Co-dotierten ZnO-Proben wurde eine optische Charakterisierung durchgeführt. Transmissions- und Absorptionsmessungen bestätigen, dass Co in tetraedrischer Umgebung von Sauerstoff umgeben im Oxidationszustand (2+) vorliegt. Photolumineszenzmessungen an Zn1−xCoxO-Proben zeigten die für die Präsenz von Sauerstoff-Fehlstellen charakteristische breite grüne Lumineszenzbande. Die Spinlebensdauer in undotiertem ZnO wurde mittels zeitaufgelöster Kerr-Rotation gemessen und der g-Faktor ermittelt.
Der folgende Abschnitt skizziert weiterführende Arbeiten in Bezug auf die verdünnten magnetischen oxidischen Halbleiter.
Der Grad der Korrelation zwischen der Fehlstellenkonzentration an Sauerstoff-Gitterplätzen und dem ferromagnetischen Verhalten soll durch An-passung der Präparationsmethode genauer bestimmt werden. Die Oxidation der Materialien wird deshalb zukünftig von metallischen Targets unter Zugabe von molekularem Sauerstoff im reaktiven Sputterprozess erfolgen, was die Variation des Sauerstoffgehaltes der Proben in größerem Umfang als bisher ermöglichen wird. Die Erhöhung der Sauerstoff-Fehlstellenkonzentration führt zur vermehr-ten Bildung von Magnetischen Polaronen. Dadurch sollvermehr-ten sich mehr als bisher magnetische Dotieratome innerhalb der Polaronen benden. In der Folge sollte das ferromagnetische Verhalten ausgeprägter sein.
Die Epitaxie der dotierten SnO2-Proben muss deutlich verbessert werden, da-mit die Auswertung und Charakterisierung der elektronischen Struktur zu be-lastbareren Ergebnissen führt. Dies soll zum einen durch eine Erhöhung der
Zusammenfassung und Ausblick 115
Wachstumstemperatur auf konstant 700◦C, und zum anderen durch Variation der Wachstumsgeschwindigkeit erreicht werden.
Des Weiteren sind Rechnungen zu den verschiedenen Oxidationsstufen der Metalle in den oxidischen Halbleitern geplant, um eine quantitative Analyse der Absorptionsspektren im Hinblick auf die Verteilung der Oxidationszustände zu ermöglichen.
Zusätzlich sind Untersuchungen der kristallograschen Struktur der Metall-dotierten oxidischen Halbleiter in Zusammenarbeit mit Frau Prof. Dr. Gert-hsen an der Universität Karlsruhe geplant. Hochauösende Transmissions-Elektronenmikroskopieaufnahmen werden einen direkten Einblick in die Epita-xie der Proben zulassen.
Als zusätzliche Messmethode sind Hall-Messungen geplant. Sie geben Auf-schluss über die Ladungsträgerkonzentration, mögliche Temperaturabhängig-keiten der Leitfähigkeit und die Art der Dotierung.
In Zusammenarbeit mit dem Center for Applied Photonics ist weiterhin ei-ne detaillierte optische Charakterisierung der transparenten Halbleiter vorge-sehen. Neben den Photolumineszenz- und Absorptionsmessungen ist die Un-tersuchung der Spin-Kohärenzlänge in den dotierten Magnetischen Halbleitern vielversprechend. Letzteres wurde bereits an undotiertem ZnO gemessen und gibt beim dotierten Halbleiter Aufschluss über die Spinlebensdauer und über den g-Faktor Informationen bezüglich der magnetischen Umgebung der Dotie-ratome im Wirtsgitter.
Literaturverzeichnis
[AB02] D. E. Angelescu and R. N. Bhatt. Effective interaction Hamiltonian of polaron pairs in diluted magnetic semiconductors. Phys. Rev. B 65, 075211, 2002.
[AG79] Leybold AG. Technische Dokumentation Z400, 1979.
[AKD+97] J. F. Anderson, M. Kuhn, U. Diebold, K. Shaw, P. Stoyanov, and D. Lind. Surface structure and morphology of Mg-segregated epitaxial Fe3O4 (001) thin lms on MgO(001). Phys. Rev. B 56, 9902, 1997.
[Alb06] M. Albrecht. private Mitteilung, 2006.
[All02] R. Allmann. Röntgen-Pulver-Diffraktometrie. Springer Verlag, 2002.
[AM76] N. W. Ashcroft and N. D. Mermin. Solid State Physics. W. B.
Saunders Company, 1976.
[And67] R. S. Anderson. Lattice-vibration effects in the spectra of ZnO:Ni and ZnO:Co. Phys. Rev. 164, 398, 1967.
[APK06] G. Y. Ahn, S.-I. Park, and C. S. Kim. Enhanced ferromagnetic proper-ties of diluted Fe doped ZnO with hydrogen treatment. J. Magn. Magn.
Mater. 303, e329, 2006.
[APS+05] J. Antony, S. Pendyala, A. Sharma, X. B. Chen, J. Morrison, L. Bergman, and Y. Qiang. Room temperature ferromagnetic and ul-traviolet optical properties of Co-doped ZnO nanocluster lms. J. Appl.
Phys. 97, 10D307, 2005.
[ASJ+01] K. Ando, H. Saito, Z. Jin, T. Fukumura, M. Kawasaki, Y. Matsumoto, and H. Koinuma. Large magneto-optical effect in an oxide diluted magnetic semiconductor Zn1−xCoxO. Appl. Phys. Lett.
78, 2700, 2001.
Literaturverzeichnis 117
[Bas97] P. K. Basu. Theory of Optical Processes in Semiconductors. Oxford University Press, 1997.
[BB01] M. Berciu and R. N. Bhatt. Effects of disorder on ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors. Phys. Rev. Lett. 87, 107203, 2001.
[BBF+88] M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas. Giant ma-gnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices. Phys. Rev.
Lett. 61, 2472, 1988.
[BBKD86] R. B. Bylsma, W. M. Becker, J. Kossut, and U. Debska. Dependence of energy gap on x and T in Zn1−xMnxSe: The role of exchange interaction.
Phys. Rev. B 33, 8207, 1986.
[BCH+82] C. W. Baugh, J. H. Cullom, E. A. Hubbard, M. A. Mentzer, and R. Fedorak. Fabrication and characterization of a crosstie Random Ac-cess Memory. IEEE Trans. Magn. 18, 1782, 1982.
[BDB91] J. P. Bucher, D. C. Douglass, and L. A. Bloomeld. Magnetic pro-perties of free Cobalt clusters. Phys. Rev. Lett. 66, 3052, 1991.
[Bey06] M. Beyer. Photolumineszenz- und Femtosekundenspektroskopie an Halbleitern weiter Bandlücke und Heterostrukturen. Diplomarbeit, Universität Konstanz, 2006.
[BJHY+01] B. Beschoten, E. Johnston-Halperin, D. K. Young, M. Poggio, J. E.
Grimaldi, S. Keller, S. P. DenBaars, U. K. Mishra, E. L. Hu, and D. D. Awschalom. Spin coherence and dephasing in GaN. Phys. Rev.
B 63, 121202(R), 2001.
[BJV+06] C. Bihler, C. Jaeger, T. Vallaitis, M. Gjukic, M. S. Brandt, E. Pippel, J. Woltersdorf, and U. Gösele. Structural and magnetic properties of Mn5Ge3clusters in a dilute magnetic germanium matrix. Appl. Phys.
Lett. 88, 112506, 2006.
[Blu01] S. Blundell. Magnetism in Condensed Matter. Oxford University Press, 2001.
Literaturverzeichnis 118
[BM98] C. Boudias and D. Monceau. CaRIne Crystallography 3.1. In The cry-stallographic software for research and teaching. SENLIS, Frankreich, 1989-1998.
[BO90] W. Borchardt-Ott. Kristallographie. Springer Verlag, 3. Ausgabe, 1990.
[Bür03] D. E. Bürgler. Der GMR-Effekt. Lehrlm, 2003.
[BVC+05] M. Bouloudenine, N. Viart, S. Colis, J. Kortus, and A. Dinia. Anti-ferromagnetism in bulk Zn1−xCoxO magnetic semiconductors prepared by the coprecipitation technique. Appl. Phys. Lett. 87, 052501, 2005.
[BW02] A. C. Durst R. N. Bhatt and P. A. Wolff. Bound magnetic po-laron interactions in insulating doped diluted magnetic semiconductors.
Phys. Rev. B 65, 235205, 2002.
[CBK+98] Y. Chen, D. M. Bagnall, H. Koh, K. Park, K. Hiraga, Z. Zhu, and T. Yao. Plasma assisted molecular beam epitaxy of ZnO onc-plane sap-phire: Growth and characterization. J. Appl. Phys. 84, 3912, 1998.
[CCH+02] S. Cho, S. Choi, S. C.l Hong, Y. Kim, J. B. Ketterson, B.-J. Kim, Y. C.
Kim, and J.-H. Jung. Ferromagnetism in Mn-doped Ge. Phys. Rev. B 66, 033303, 2002.
[CDFV04] J. M. D. Coey, A. P. Douvalis, C. B. Fitzgerald, and M. Venkatesan.
Ferromagnetism in Fe-doped SnO2 thin lms. Appl. Phys. Lett. 84, 1332, 2004.
[CKJ+04] J. W. Chiou, K. P. K. Kumar, J. C. Jan, H. M. Tsai, C. W. Bao, W. F.
Pong, F. Z. Chien, M.-H. Tsai, I.-H. Hong, R. Klauser, J. F. Lee, J. J.
Wu, and S. C. Liu. Diameter dependence of the electronic structure of ZnO nanorods determined by x-ray absorption spectroscopy and scan-ning photoelectron microscopy. Appl. Phys. Lett. 85, 3220, 2004.
[CKP+01] K. Cho, H. Koh, J. Park, S.-J. Oh, H.-D. Kim, M. Han, J.-H. Park, C. T. Chen, Y. D. Kim, J.-S. Kim, and B. T. Jonker. X-ray absorption spectroscopy study of diluted magnetic semiconductors: Zn1−xMxSe (M = Mn, Fe, Co) and Zn1−xMnxY (Y = Se, Te). Phys. Rev. B 63, 155203, 2001.
Literaturverzeichnis 119
[CPJ+95] J. P. Crocombette, M. Pollak, F. Jollet, N. Thormat, and M. Gautier-Soyer. X-ray-absorption spectroscopy at the Fe L2,3 threshold in iron oxides. Phys. Rev. B 52, 3143, 1995.
[CSO+06] T. Chanier, M. Sargolzaei, I. Opahle, R. Hayn, and K. Koepernik.
LSDA+U versus LSDA: Towards a better description of the magnetic nearest-neighbor exchange coupling in Co- and Mn-doped ZnO. Phys.
Rev. B 73, 134418, 2006.
[CTP+06] J. W. Chiou, H. M. Tsai, C. W. Pao, K. P. K. Kumar, S. C. Ray, F. Z.
Chien, W. F. Pong, M.-H. Tsai, C.-H. Chen, H.-J. Lin, J. J. Wu, M.-H.
Yang, S. C. Liu, H. H. Chiang, and C. W. Chen. Comparison of the electronic structures of Zn1−xCoxO and Zn1−xMgxO nanorods using x-ray absorption and scanning photoelectron microscopies. Appl. Phys.
Lett. 89, 043121, 2006.
[CVF05] J. M. D. Coey, M. Venkatesan, and C. B. Fitzgerald. Donor impurity band exchange in dilute ferromagnetic oxides. Nature Mater. 4, 173, 2005.
[DBJR92] J. M. Daughton, P. A. Bade, M. L. Jenson, and M. M. M. Rahmati.
Giant magnetoresistance in narrow stripes. IEEE Trans. Magn. 28, 2488, 1992.
[DD90] S. Datta and B. Das. Electronic analog of the electro-optic modulator.
Appl. Phys. Lett. 56, 665, 1990.
[Des01] Quantum Design. Handbook MPMSLXL Manual, 2001.
[dGFTS90] F. M. F. de Groot, J. C. Fuggle, B. T. Thole, and G. A. Sawatzky. 2p x-ray absorption of 3dtransition-metal compounds: An atomic multiplet description including the crystal eld. Phys. Rev. B 42, 5459, 1990.
[dGGB+05] F. M. F. de Groot, P. Glatzel, U. Bergmann, P. A. van Aken, R. A. Barrea, S. Klemme, M. Hävecker, A. Knop-Gericke, W. M.
Heijboer, and B. M. Weckhuysen. 1s-1p Resonant inelastic x-ray scattering of iron oxides. J. Phys. Chem. B 109, 20751, 2005.
Literaturverzeichnis 120
[dGMvEB83] R. A. de Groot, F. M. Mueller, P. G. van Engen, and K. H. J.
Buschow. New class of mateials: Half-metallic ferromagnets. Phys.
Rev. Lett. 50, 2024, 1983.
[Din69] R. Dingle. Luminescent transitions associated with divalent copper im-purities and the green emission from semiconducting zinc oxide. Phys.
Rev. Lett. 23, 579, 1969.
[DLA85] J. Diouri, J. P. Lascaray, and M. El Amrani. Effect of the magnetic order on the optical-absorption edge in Cd1−xMnxTe. Phys. Rev. B 31, 7995, 1985.
[DLP+02] F. D`Orazio, F. Lucari, M. Passacantando, P. Picozzi, S. Santucci, and A. Verna. Magnetooptical study of Mn ions implanted in Ge. IEEE Trans. Magn. 38, 2856, 2002.
[DLP+04] F. D`Orazio, F. Lucari, N. Pinto, L. Morresi, and R. Murri. Toward room temperature ferromagnetism of Ge:Mn systems. J. Magn. Magn.
Mater. 272-276, 2006, 2004.
[DLS+03] F. D`Orazio, F. Lucari, S. Santucci, P. Picozzia, A. Verna, M.
Passacantando, N. Pinto, L. Morresi, R. Gunnella, and R. Murri.
Magneto-optical properties of epitaxial MnxGe1−x lms. J. Magn.
Magn. Mater. 262, 158, 2003.
[DOM+00] T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, and D. Ferrand. Zener model description of ferromagnetism in zinc-blende magnetic semicon-ductors. Science 287, 1019, 2000.
[DOM01] T. Dietl, H. Ohno, and F. Matsukura. Hole-mediated ferromagnetism in tetrahedrally coordinated semiconductors. Phys. Rev. B 63, 195205, 2001.
[DPV+04] C. L. Dong, C. Persson, L. Vayssieres, A. Augustsson, T. Schmitt, M. Mattesini, R. Ahuja, C. L. Chang, and J.-H. Guo. Electronic structure of nanostructured ZnO from x-ray absorption and emission spectroscopy and the local density approximation. Phys. Rev. B 70, 195325, 2004.
Literaturverzeichnis 121
[DS83] T. Dietl and J.J. Spalek. Effect of thermodynamic uctuations of ma-gnetization on the bound mangetic polaron in diluted magnetic semicon-ductors. Phys. Rev. B 28, 1548, 1983.
[DSM+05] A. Dinia, G. Schmerber, C. Mény, V. Pierron-Bohnes, and E. Beaurepaire. Room-temperature ferromagnetism in Zn1−xCoxO magnetic semiconductors prepared by sputtering. J. Appl. Phys. 97, 123908, 2005.
[EFV+03] H. J. Elmers, G. H. Fecher, D. Valdaitsev, S. A. Nepijko, A. Gloskovskii, G. Jakob, G. Schönhense, S. Wurmehl, T. Block, C. Felser, P.-C. Hsu, W.-L. Tsai, and S. Cramm. Element-specic ma-gnetic moments from core-absorption mama-gnetic circular dichroism of the doped Heusler alloy Co2Cr0.6Fe0.4Al. Phys. Rev. B 67, 104412, 2003.
[EKA05] P. Erhart, A. Klein, and K. Albe. First-principles study of the structure and stability of oxygen defects in zinc oxide. Phys. Rev. B 72, 085213, 2005.
[EO96] H.-J. Egelhaaf and D. Oelkrug. Luminescence and nonradiative deac-tivation of excited states involving oxygen defect centers in polycrystal-line ZnO. J. Cryst. Growth 161, 190, 1996.
[FJK+01] T. Fukumura, Z. Jin, M. Kawasaki, T. Shono, T. Hasegawa, S. Koshihara, and H. Koinuma. Magnetic properties of Mn-doped ZnO. Appl. Phys. Lett. 78, 958, 2001.
[FM86] L. C. Feldman and J. W. Mayer. Fundamentals of Surface and Thin Film Analysis. North-Holland, 1986.
[FPD+05] M. Fonin, R. Pentcheva, Yu. S. Dedkov, M. Sperlich, D. V. Vyalikh, M. Schefer, U. Rüdiger, and G. Güntherodt. Surface electronic structure of the Fe3O4 (100): Evidence of a half-metal to metal transi-tion. Phys. Rev. B 72, 104436, 2005.
[FVD+04] C. B. Fitzgerald, M. Venkatesan, A. P. Douvalis, S. Huber, J. M. D.
Coey, and T. Bakas. SnO2doped with Mn, Fe or Co: Room temperature dilute magnetic semiconductors. J. Appl. Phys. 95, 7390, 2004.
Literaturverzeichnis 122
[FVD+06] C. B. Fitzgerald, M. Venkatesan, L. S. Dorneles, R. Gunning, P. Stamenov, J. M. D. Coey, P. A. Stampe, R. J. Kennedy, E. C.
Moreira, and U. S. Sias. Magnetism in dilute magnetic oxide thin lms based on SnO2. Phys. Rev. B 74, 115307, 2006.
[GM01] R. Gross and A. Marx. Grundlagen der Magnetoelektronik. Vorle-sungsskript, 2001.
[GNYP06] A. Gokce, E. R. Nowak, S. H. Yang, and S. S. P. Parkin. 1/f noise in magnetic tunnel junctions with MgO tunnel barriers. J. Appl. Phys.
99, 08A906, 2006.
[GPB88] J. Gutowski, N. Presser, and I. Broser. Acceptor-exciton complexes in ZnO: A comprehensive analysis of their electronic states by high-resolution magnetooptics and excitation spectroscopy. Phys. Rev. B 38, 9746, 1988.
[GPS+06] K. Gopinadhan, D. K. Pandya, Subhash, C. Kashyap, and S. Chaudhary. Cobalt-substituted SnO2 thin lms: A transparent fer-romagnetic semiconductor. J. Appl. Phys. 99, 126106, 2006.
[GR99] G. Güntherodt and U. Rüdiger. Ferienkurs 1999: Magnetische Schichtsysteme. Institut für Festkörperforschung, Forschungszen-trum Jülich GmbH, 1999.
[Grü01] P. A. Grünberg. Exchange anisotropy, interlayer exchange coupling and GMR in research and application. Sens. Act. A 91, 153, 2001.
[GS06] P. Gopal and N. A. Spaldin. Magnetic interactions in transition-metal-doped ZnO: An ab initio study. Phys. Rev. B 74, 094418, 2006.
[GSL+05] S. Ghosh, V. Sih, W. H. Lau, D. D. Awschalom, S.-Y. Bae, S. Wang, S. Vaidya, and G. Chapline. Room-temperature spin coherence in ZnO. Appl. Phys. Lett. 86, 232507, 2005.
[GVP+04] J.-H. Guo, L. Vayssieres, C. Persson, R. Ahuja, B. Johansson, and J. Nordgren. Polarization-dependent soft-x-ray absorption of highly oriented ZnO microrod arrays. J. Phys.: Condens. Matter 14, 6969, 2004.
Literaturverzeichnis 123
[GWB+02] N. Y. Garces, L. Wang, L. Bai, N. C. Giles, L. E. Halliburton, and G. Cantwell. Role of copper in the green luminescence from ZnO cry-stals. Appl. Phys. Lett. 81, 622, 2002.
[HHH+06] H. S. Hsu, J. C. A. Huang, Y. H. Huang, Y. F. Liao, M. Z. Lin, C. H.
Lee, J. F. Lee, S. F. Chen, L. Y. Lai, and C. P. Liu. Evidence of oxygen vacancy enhanced room-temperature ferromagnetism in Co-doped ZnO.
Appl. Phys. Lett. 88, 242507, 2006.
[HJI+02] A. T. Hanbicki, B. T. Jonker, G. Itskos, G. Kioseoglou, and A. Petrou. Efcient electrical spin injection from a magnetic me-tal/tunnel barrier contact into a semiconductor. Appl. Phys. Lett. 80, 1240, 2002.
[HNW03] R. L. Hoffman, B. J. Norris, and J. F. Wager. ZnO-based transparent thin-lm transistors. Appl. Phys. Lett. 82, 733, 2003.
[HS05] N. H. Honga and J. Sakai. Ferromagnetic V-doped SnO2 thin lms.
Physica B 358, 265, 2005.
[HSH04] N. H. Hong, J. Sakai, and A. Hassini. Ferromagnetism at room tem-perature with a large magnetic moment in anatase V-doped TiO2 thin lms. Appl. Phys. Lett. 84, 2602, 2004.
[HSH+05] N. H. Hong, J. Sakai, N. T. Huong, N. Poirot, and A. Ruyter. Role of defects in tuning ferromagnetism in diluted magnetic oxide thin lms.
Phys. Rev. B 72, 045336, 2005.
[IL99] H. Ibach and H. Lüth. Festkörperphysik: Einführung in die Grundla-gen. Springer Verlag Berlin Heidelberg, 1999.
[JAY+02] S. W. Jung, S.-J. An, G.-C. Yi, C. U. Jung, S.-I. Lee, and S. Cho.
Ferromagnetic properties of Zn1−xMnxO epitaxial thin lms. Appl.
Phys. Lett. 80, 4561, 2002.
[JBO+98] R. J. Soulen Jr., J. M. Byers, M. S. Osofsky, B. Nadgorny, T. Ambrose, S. F. Cheng, P. R. Broussard, C. T. Tanaka, J. Nowak, J. S. Moodera, A. Barry, and J. M. D. Coey. Measuring the spin pola-rization of a metal with a superconducting point contact. Science 282, 85, 1998.
Literaturverzeichnis 124
[JBV+06] C. Jaeger, C. Bihler, T. Vallaitis, S. T. B. Goennenwein, M. Opel, R. Gross, and M. S. Brandt. Spin-glass-like behavior of Ge:Mn. Phys.
Rev. B 74, 045330, 2006.
[JDC05] J. E. Jaffe, T. C. Droubay, and S. A. Chambers. Oxygen vacancies and ferromagnetism in CoxTi1−xO2−x−y. J. Appl. Phys. 97, 073908, 2005.
[JSY+01] Y. Ji, G. J. Strijkers, F.Y. Yang, C. L. Chien, J. M. Byers, A. Anguelouch, G. Xiao, and A. Gupta. Determination of the spin polarization of half-metallic CrO2 by point contact Andreev reection.
Phys. Rev. B 86, 5585, 2001.
[Jul75] M. Julliere. Tunneling between ferromagnetic lms. Phys. Lett. 54A, 225, 1975.
[JYOK02] Y. D. Jho, J. S. Yahng, E. Oh, and D. S. Kim. Field-dependent carrier decay dynamics in strained InxGa1−xN/GaN quantum wells. Phys.
Rev. B 66, 035334, 2002.
[KBB98] W. Kleber, H.-J. Bautsch, and J. Bohm. Einführung in die Kristallo-graphie. Verlag Technik Berlin, 18. Ausgabe, 1998.
[KFK+02] H. Kimura, T. Fukumura, M. Kawasaki, K. Inaba, T. Hasegawa, and H. Koinuma. Rutile-type oxide-diluted magnetic semiconductor:
Mn-doped SnO2. Appl. Phys. Lett. 80, 94, 2002.
[KGC97] Y. J. Kim, Y. Gao, and S. A. Chambers. Selective growth and cha-racterization of pure, epitaxial α-Fe203(0001) and Fe304(001) lms by plasma-assisted molecular beam epitaxy. Surf. Sci. 371, 358, 1997.
[KH04] K. Kopitzki and P. Herzog. Einführung in die Festkörperphysik.
Teubner Verlag, 5. Ausgabe, 2004.
[KIlH+05] M. Kobayashi, Y. Ishida, J. l. Hwang, T. Mizokawa, A. Fujimoria, K. Mamiya, J. Okamoto, Y. Takeda, T. Okane, Y. Saitoh, Y. Muramatsu, A. Tanaka, H. Saeki, H. Tabata, and T. Kawai. Cha-racterization of magnetic components in the diluted magnetic semicon-ductor Zn1−xCoxO by x-ray magnetic circular dichroism. Phys. Rev. B 72, 201201(R), 2005.
Literaturverzeichnis 125
[Kit02] C. Kittel. Einführung in die Festkörperphysik. Oldenburg Verlag München Wien, 13. Ausgabe, 2002.
[KKK+02] J. H. Kim, H. Kim, D. Kim, Y. E. Ihm, and W. K. Choo. Magnetic properties of epitaxially grown semiconducting Zn1−xCoxO thin lms by pulsed laser deposition. J. Appl. Phys. 92, 6066, 2002.
[KKKL04] H. S. Kang, J. S. Kang, J. W. Kim, and S. Y. Lee. Annealing effect on the property of ultraviolet and green emissions of ZnO thin lms. J.
Appl. Phys. 95, 1246, 2004.
[KKW+05] J.-S. Kang, G. Kim, S. C. Wi, S. S. Lee, S. Choi, S. Cho, S.W. Han, K. H. Kim, H. J. Song, H. J. Shin, A. Sekiyama, S. Kasai, S. Suga, and B. I. Min. Spatial chemical inhomogeneity and local electronic structure of Mn-doped Ge ferromagnetic semiconductors. Phys. Rev.
Lett. 94, 147202, 2005.
[KLF+04] A. Koeder, W. Limmer, S. Frank, W. Schoch, V. Avrutin, R. Sauer, A. Waag, K. Zuern, and P. Ziemann. Enhancement of the Curie tem-perature in GaMnAs/InGaMnAs superlattices. Appl. Phys. Lett. 85, 783, 2004.
[KLG06] K. R. Kittilstved, W. K. Liu, and D. R. Gamelin. Electronic structure origins of polarity-dependent high-TC ferromagnetism in oxide-diluted magnetic semiconductors. Nature Mater. 5, 291, 2006.
[KMD+06] S. Krishnamurthy, C. McGuinness, L. S. Dorneles, M. Venkatesan, J. M. D. Coey, J. G. Lunney, C. H. Patterson, K. E. Smith, T. Learmonth, P.-A. Glans, T. Schmitt, and J.-H. Guo. Soft-x-ray spectroscopic investigation of ferromagnetic Co-doped ZnO. J. Appl.
Phys. 99, 08M111, 2006.
[Koi77] P. Koidl. Optical absorption of Co2+in ZnO. Phys. Rev. B 15, 2493, 1977.
[KP02] K. J. Kim and Y. R. Park. Spectroscopic ellipsometry study of optical transitions in Zn1−xCoxO alloys. Appl. Phys. Lett. 81, 1420, 2002.
[KPP+03] J.-Y. Kim, J.-H. Park, B.-G. Park, H.-J. Noh, S.-J. Oh, J. S.Yang, D.-H. Kim, S. D. Bu, T.-W. Noh, D.-H.-J. Lin, D.-H.-D.-H. Hsieh, and C.T. Chen.
Literaturverzeichnis 126
Ferromagnetism induced by clustered Co in Co-doped anatase TiO2thin lms. Phys. Rev. Lett. 90, 017401, 2003.
[KS02] A. Kaminski and S. Das Sarma. Polaron percolation in diluted ma-gnetic semiconductors. Phys. Rev. Lett. 88, 247202, 2002.
[KST+06] K. R. Kittilstved, D. A. Schwartz, A. C. Tuan, S. M. Heald, S. A.
Chambers, and D. R. Gamelin. Direct kinetic correlation of carriers and ferromagnetism in Co2+: ZnO. Phys. Rev. Lett. 97, 037203, 2006.
[LA06] X. B. Liu and Z. Altounian. Magnetocaloric effect in Mn5Ge3-Six
pseudobinary compounds. J. Appl. Phys. 99, 08Q101, 2006.
[LDI+04] A. Lussier, J. Dvorak, Y. U. Idzerda, S. B. Ogale, S. R. Shinde, R. J.
Choudary, and T. Venkatesan. Comparative x-ray absorption spec-troscopy study of Co-doped SnO2 and TiO2. J. Appl. Phys. 95, 7190, 2004.
[LHM03] S.-W. Lim, D.-K. Hwang, and J.-M. Myoung. Observation of optical properties related to room-temperature ferromagnetism in co-sputtered
[LHM03] S.-W. Lim, D.-K. Hwang, and J.-M. Myoung. Observation of optical properties related to room-temperature ferromagnetism in co-sputtered