Ni誘導的Fe-Cu（001）自旋重定向.pdf

1、表面磁光克爾效應(SMOKE)現(xiàn)已成為一種非常重要的、研究超薄磁性膜磁性的手段.我們利用原位的SMOKE以及反射式高能電子衍射(RHEED)觀察、研究了Fe在Cu(100)襯底上的生長過程、結(jié)構(gòu)變化和磁學性質(zhì),并且詳細研究了低溫下(110 K)fct Fe在Cu(001)發(fā)生自旋重定向(SRT)的機制.室溫下在Cu(001)表面生長的Fe具有豐富的結(jié)構(gòu)和磁相.主要可以分為三個區(qū)域,(i)最初的1~4 ML(原子層)是fct結(jié)構(gòu),鐵磁性,

2、易磁化方向垂直于膜面;(ii)在5-11 ML,Fe為fcc結(jié)構(gòu),體內(nèi)為反鐵磁性(奈爾點約200 K),表面會有一個1到2個原子層厚度的磁性活層,磁化方向垂直于膜面;(iii)在11ML以后,轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc結(jié)構(gòu),并且易磁化軸翻轉(zhuǎn)到平面內(nèi),發(fā)生了自旋重定向現(xiàn)象.但是在低溫下生長的Fe有些不同,5~11個原子層厚時沒有經(jīng)歷fcc相,直接由fct轉(zhuǎn)變到了bcc相.一般情況下的SRT是由于體和表面各向異性之間的競爭引起的,例如在90K的低溫下,F

3、e在超過了一個臨界厚度(大約4 ML)以后,fct Fe的易磁化方向會從垂直于膜面翻轉(zhuǎn)到平行于膜面.但是在室溫下,由于在4 ML附近fct→fcc結(jié)構(gòu)相變的影響,Fe直到10 ML才發(fā)生自旋翻轉(zhuǎn).為了獲得Fe的真實臨界厚度,我們采用了在Fe上覆蓋Ni原子誘導SRT發(fā)生的方法.在低溫下(110 K),fct Fe上逐漸增加Ni的厚度,Fe的矯頑力Hc會不斷減小,當Ni的厚度超過一定臨界值時,Fe的易磁化方向就會發(fā)生翻轉(zhuǎn),到膜面內(nèi).我們在一