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  劼; 李红红; 李锐鹏; 郭玉献; 王雅新

doi:10.7498/aps.54.5474

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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

王劼 , 李红红 , 李锐鹏 , 郭玉献 , 王雅新

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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

王劼, 李红红, 李锐鹏, 郭玉献, 王雅新

物理学报, 2005, 54(11): 5474-5480.

doi: 10.7498/aps.54.5474

Research on the effects of thickness of cobalt layers on the orbital and spin moments of Co atoms using x-ray magnetic circular dichroism in absorption

Wang Jie, Li Hong-Hong, Li Rui-Peng, Guo Yu-Xian, Wang Ya-Xin

Acta Phys. Sin., 2005, 54(11): 5474-5480.

doi: 10.7498/aps.54.5474

摘要
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0.8 —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0. 249—0.195μB(玻尔磁子)和1.230—1.734μB.随着膜厚的减小，C o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0.101上升至0.168，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
Abstract
Orbital and spin moments of Co atoms in films of different thickness deposited by magnetron-sputtering on silicon wafers have been investigated by use of soft x -ray magnetic circular dichroism in absorption. Layers with thickness 2nm, 10nm and 30nm are covered by 0.8—1nm of protection overlayer. Orbital and spin momen ts of 0.249—0.195μB and 1.230—1.734μB are found from X MCD sum rules. Increase in orbital moments and decrease in spin moments are obse rved with reducing cobalt film thickness. There is a ratio variation from 0.101 to 0.168 of orbital moment to total moment, that is, contribution of orbital mom ent of cobalt atoms to total moment in 2nm film is 83% greater than that in the 30nm film.

Keywords:
x-ray magnetic circular dichroism /

magnetic thin film /

orbital and spin moment /

thickness effect
作者及机构信息
王劼²,

李红红²,

李锐鹏²,

郭玉献²,

王雅新¹

(1)南京大学物理系，南京 210093; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029
Authors and contacts
Wang Jie²,

Li Hong-Hong²,

Li Rui-Peng²,

Guo Yu-Xian²,

Wang Ya-Xin¹

(1)南京大学物理系，南京 210093; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029
参考文献

施引文献

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[2]	李国建, 常玲, 刘诗莹, 李萌萌, 崔伟斌, 王强. 强磁场下Sm-Fe薄膜不同晶态组织演化及磁性能调控. 物理学报, 2018, 67(9): 097501. doi: 10.7498/aps.67.20180212
[3]	刘艺舟, 臧佳栋. 磁性斯格明子的研究现状和展望. 物理学报, 2018, 67(13): 131201. doi: 10.7498/aps.67.20180619
[4]	周广宏, 潘旋, 朱雨富. BiFeO3/Ni81Fe19磁性双层膜中的交换偏置及其热稳定性研究. 物理学报, 2013, 62(9): 097501. doi: 10.7498/aps.62.097501
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[7]	展晓元, 张跃, 齐俊杰, 顾有松, 郑小兰. FePt薄膜中磁相互作用. 物理学报, 2007, 56(3): 1725-1729. doi: 10.7498/aps.56.1725
[8]	郭玉献, 王劼, 李红红, 徐彭寿, 王锋, 闫文盛. 样品电流模式下外磁场引起的X射线吸收谱强度变化. 物理学报, 2007, 56(1): 561-568. doi: 10.7498/aps.56.561
[9]	郭玉献, 王劼, 徐彭寿, 李红红, 蔡建旺. Co0.9Fe0.1薄膜面内元素分辨的磁各向异性. 物理学报, 2007, 56(2): 1121-1126. doi: 10.7498/aps.56.1121
[10]	曾凡浩, 章晓中. 脉冲激光沉积制备的Co80Cr20/Ti90Cr10薄膜的结构与磁性. 物理学报, 2007, 56(1): 522-528. doi: 10.7498/aps.56.522
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[12]	薛双喜, 王浩, 杨辅军, 王君安, 曹歆, 汪汉斌, 高云, 黄忠兵, 冯洁, W. Y. Cheung, S. P. Wong, 赵子强. Ag对CoPt/Ag纳米复合膜的结构与磁性的影响. 物理学报, 2005, 54(11): 5395-5399. doi: 10.7498/aps.54.5395
[13]	王　浩, 杨辅军, 薛双喜, 曹　歆, 王君安, 顾豪爽, 赵子强. CoPt(FePt)-C纳米复合膜的结构与磁性. 物理学报, 2005, 54(3): 1415-1419. doi: 10.7498/aps.54.1415
[14]	李锐鹏, 王　劼, 李红红, 郭玉献, 王锋, 胡志伟. 软x射线磁性圆二色吸收谱研究铁单晶薄膜的面内磁各向异性. 物理学报, 2005, 54(8): 3851-3855. doi: 10.7498/aps.54.3851
[15]	伍瑞新, 陈　平. 磁性Salisbury屏的高频响应. 物理学报, 2004, 53(9): 2915-2918. doi: 10.7498/aps.53.2915
[16]	陈洪, 阎玉立, 梅花. 磁性薄膜热动力学性质的变分累积展开研究. 物理学报, 2003, 52(10): 2607-2611. doi: 10.7498/aps.52.2607
[17]	王漪, 韩汝琦, 刘晓彦, 崛口刚. 超薄膜磁性材料上XY模型的临界现象. 物理学报, 2003, 52(7): 1776-1782. doi: 10.7498/aps.52.1776
[18]	彭子龙, 王伟宁, 朱涛, 韩秀峰, 詹文山. 微细矩形磁性薄膜体系中一致转动磁化模式. 物理学报, 2003, 52(11): 2901-2905. doi: 10.7498/aps.52.2991
[19]	钟智勇, 兰中文, 张怀武, 刘颖力, 王豪才. 铁磁/非铁磁/铁磁层状薄膜的巨磁阻抗效应的计算. 物理学报, 2001, 50(8): 1610-1615. doi: 10.7498/aps.50.1610
[20]	王亦忠, 张茂才, 乔, 王晶, 王荫君, 沈保根, 胡伯平. 各向同性纳米结构Fe-Pt薄膜的结构和磁性. 物理学报, 2000, 49(8): 1600-1605. doi: 10.7498/aps.49.1600

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物理学报. 2005, 54(11): 5474-5480.

doi: 10.7498/aps.54.5474.

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

1. (1)南京大学物理系，南京 210093; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029

收稿日期: 2005-01-27
修回日期: 2005-04-18
刊出日期: 2005-11-20

摘要: 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0.8 —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0. 249—0.195μB(玻尔磁子)和1.230—1.734μB.随着膜厚的减小，C o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0.101上升至0.168，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%.

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Research on the effects of thickness of cobalt layers on the orbital and spin moments of Co atoms using x-ray magnetic circular dichroism in absorption

1. (1)南京大学物理系，南京 210093; (2)中国科学技术大学国家同步辐射实验室，合肥 230029

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