低溫下Ni-Fe-Cu（001）外延超薄膜的磁性.pdf

1、磁性金屬超薄膜近年來已成為磁學研究領域的一個熱門課題.出于實際應用和理論研究方面的考慮,磁性金屬超薄膜的磁各向異性被進行了深入的研究,在理論上和實驗上都取得了一定的成果.磁性超薄膜中的易磁化軸的取向,是超薄膜中磁各向異性的宏觀反映,超薄膜中易磁化軸取向的改變,被稱為自旋重取向.研究超薄膜中自旋重取向的過程,對于了解超薄膜的磁各向異性有著重要的意義.我們利用原位的表面磁光克爾效應(SMOKE),研究了低溫下(110K)Ni/Fe/Cu(0

2、01)超薄膜的磁學性質,著重研究了其自旋重取向的過程和機制,取得了初步的結果.在室溫下Cu(001)表面生長的Fe具有豐富的結構和磁性,大致可以分為三個區(qū)域.在最初的1~4個原子層,其為鐵磁性的fct結構,易磁化軸垂直于膜面;在5~11個原子層之間,Fe的結構為fcc,除了表面1~2層為易磁化軸垂直膜面的磁性活層外,表面以下的Fe為反鐵磁性(奈爾點約200K).在厚度超過11個原子層后,Fe的結構變成了bcc結構,并且易磁化軸轉到了膜面

3、內.但是,在低溫下生長的Fe則有所不同,有報道稱5~11個原子層時Fe并沒有經歷fcc相,直接由fct變成了bcc結構.在Cu(001)表面的生長的Ni由于受到基底的應力作用,在前面十幾層以fct結構存在,在磁性上呈現(xiàn)出反常的自旋重取向.在厚度較小時,Ni膜的易軸平行于膜面.隨著厚度的增長,Ni的易磁化軸會轉向垂直膜面,這個重取向大約發(fā)生在7~10個原子層之間.而在37~50個原子層間,Ni的易軸又會重新回到膜面內.在不同的溫度下,Ni

4、發(fā)生自旋重取向的臨界厚度會有所不同.我們發(fā)現(xiàn),在Ni/Fe/Cu(001)超薄膜中,當少量Ni覆蓋在Fe膜表面時,由于Ni的存在改變了Fe膜的表面各向異性能,使得Fe發(fā)生了由Ni誘導的自旋重取向.表面氣體吸附對于Ni誘導的Fe的自旋重取向有顯著的影響,吸附會造成自旋重取向過程的延后.當在Fe膜表面生長較厚的Ni時,Fe的結構可能會趨向于以fcc相存在,其磁性由自旋密度波決定.我們在一個楔形的Fe膜上覆蓋了9個原子層的Ni后發(fā)現(xiàn),在Fe的