射线磁性圆二色吸收谱分析Co膜厚度对原子磁矩和自旋磁矩的….pdfVIP

第 54 卷 第 11 期 2005 年 11 月 物 　理 　学 　报 Vol. 54 ,No. 11 ,November ,2005 ( ) 10003290200554 11 547407 ACTA PHYSICA SINICA 2005 Chin. Phys. Soc. x 射线磁性圆二色吸收谱分析 Co 膜厚度对 原子磁矩和自旋磁矩的影响 王 　　1) 　李红红1) 　李锐鹏1) 　郭玉献1) 　王雅新2) 1) ( 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,合肥　230029) 2) (南京大学物理系 ,南京　210093) ( ) 2005 年 1 月 27 日收到;2005 年 4 月 18 日收到修改稿 ( ) 　　利用软 x 射线磁性圆二色吸收谱 XMCD 研究了 Si 衬底上沉积的不同厚度的 Co 膜的轨道磁矩和自旋磁矩. 样 品是磁控溅射方法制备的 ,膜的厚度分别是 2nm ,10nm 和 30nm ,并在表面覆盖 08 —1nm 厚的金膜防止样品的氧化. 根据 XMCD 求和定则计算得到的轨道磁矩和自旋磁矩分别是 0249 —0195μ( ) μ. 随着 B 玻尔磁子 和 1230 —1734 B 膜厚的减小 ,Co 原子的轨道磁矩增加 ,而自旋磁矩下降. 轨道磁矩与总磁矩的比值由 0101 上升至 0168 ,即 2nm 膜 中 Co 原子的轨道磁矩对总磁矩的贡献比 30nm 膜中 Co 原子的大了 83 %. 关键词 : x 射线磁性圆二色 , 磁性薄膜 , 轨道磁矩和自旋磁矩 , 厚度效应 PACC : 7870D , 7820L , 3345C , 3510D 膜厚度的降低 , 由于磁性膜和衬底不同的电负性, 电 1 引 言 荷向衬底方向迁移 ,导致 3d 电子数的明显下降. 对 CoGe 体系 3d 态电子数随厚度的减小由 751 降到 磁性薄膜是近年来磁学和磁性材料研究的前沿 了688[12 ] . 阵地. 在磁性超薄膜、磁性多层膜与超晶格中发现了 磁性材料中的原子磁矩是研究磁性材料的重要 许多与宏观体系不同的新的物理现象和效应. 如小 物理参量. 根据实验原子磁矩的大小与磁性薄膜的 尺寸效应、表面与界面效应、量子效应、宏观量子隧 厚度也有着密切的关系 ,而且磁矩随厚度的变化对 道效应、巨磁阻效应等[1 ] 、磁层间交换耦合随非磁层 于不同的体系存在不同的机理. Moussy 等人[13 ] 利用 [2 ,3 ] 极化中子反射谱研究了 Fe O ( ) O ( ) 和磁层厚度做周期性的衰减振荡现象 . Spierings 3 4 111 Al2 3 0001 膜. 和 Rasing 等人在