In this work, we study the influence of the magnetic proximity effect (MPE) in Pt on the total magnetic moment of thin film trilayer systems consisting of the ferromagnet (FM) Co adjacent to the heavy metals (HMs) Pt and Ta. We investigate the trilayer systems HM1/FM/HM2 with different stacking order as well as a reference bilayer without any MPE. X-ray resonant magnetic reflectivity (XRMR) is a powerful tool to probe induced magnetism, especially when buried at interfaces in a multilayer. By using XRMR, we are able to obtain magnetic depth profiles of the structural, optical and magnetic parameters. By fitting the experimental data with a Gaussian-like magnetooptic profile taking the structural roughness at the interface into account, we can extract the magnetic moment of the spin-polarized layer. Comparing the obtained moments to the measured total moment of the sample, we can determine the impact of the MPE on the total magnetic moment of the system. Such information can be critical for analyzing spin transport experiments, including spin-orbit torque and spin Hall angle measurements, where the saturation magnetization $M_s$ has to be taken into account. Therefore, by combining magnetization measurements and XRMR methods we were able to get a complete picture of the magnetic moment distribution in these trilayer systems containing spin-polarized Pt.
Spin transport and magnetic proximity effect in CoFeB/normal metal/Pt trilayers
Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau(莱茵兰-普法尔茨技术大学凯泽斯劳滕-兰道校区);Instituto de Micro y Nanotecnología, IMN-CNM, CSIC(微型与纳米技术研究所,IMN-CNM,西班牙国家科学研究委员会);Aristotle University of Thessaloniki(塞萨洛尼基亚里士多德大学);Johannes Gutenberg University Mainz(美因茨约翰内斯古腾堡大学)
Static magnetic proximity effect in Pt/Ni$_{1-x}$Fe$_x$ bilayers investigated by x-ray resonant magnetic reflectivity
我们提出了X射线共振磁反射率(XRMR)作为一个非常敏感的工具来检测邻近感应界面自旋极化在Pt/Fe,Pt/Ni $_{33}$ Fe $_{67}$,Pt/Ni $_{81}$ Fe $_{19}$(坡莫合金),和Pt/Ni双层膜。我们证明,反射的X射线强度的详细分析,使洞察力的非磁性金属的自旋极化的空间分布在整个界面的铁磁层。从从头计算的光学数据的基础上模拟的实验结果的评价提供了诱导的磁矩每个Pt原子的自旋极化体积相邻的铁磁体。我们发现在Pt/Fe中有最大的自旋极化,而在Pt/Ni中有小得多的磁邻近效应。具有不同光子能量的附加XRMR实验与磁光参数的能量依赖性的理论预测是一致的,并且允许识别跨Pt L3吸收边缘的光学色散$δ$和吸收$β$。
Quantitative comparison of the magnetic proximity effect in Pt detected by XRMR and XMCD
X射线共振磁反射率(XRMR)允许同时测量各种薄膜样品的结构,光学和磁光性质和深度分布。然而,相同的束时间相同的样品系统的定量比较所观察到的XRMR和X射线磁性圆二色性(XMCD)的磁性仍然悬而未决。在这里,XRMR结果(Pt L $_{3}$吸收边)的磁性邻近效应的Pt上沉积的两种不同的铁磁材料Fe和Co $_{33}$ Fe $_{67}$的比较与定量分析的XMCD结果。所得到的结果是在吸收为基础的(XMCD)和反射率为基础的(XRMR)的技术考虑到从头计算的XRMR分析的磁光转换因子之间的非常好的定量协议。因此,它表明,XRMR提供了定量可靠的自旋深度分布重要的自旋电子和自旋热电子输运现象在这种类型的磁界面。
Interplay between exchange split Dirac and Rashba-type surface states in MnBi$_2$Te$_4$/BiTeI interface
采用从头计算方法,研究了由反铁磁拓扑绝缘体MnBi $_2$ Te $_4$和极性半导体三层结构BiTeI组成的BiTeI/MnBi 2 Te 4异质结界面的电子结构.我们发现,在不同类型的基板和覆盖层之间的接触的电子特性的显着差异。Te-Te界面的情况形成了衬底的自然膨胀,当Dirac锥态主要位于极性覆盖层区域并发生轻微的交换分裂时,Te-I接触是衬底Dirac锥和极性三层的Rashba型态贡献的四带态的来源。由于磁邻近,该态的Kramers简并对被解除,在输运区产生霍尔响应。我们相信,我们的研究结果提供了新的机会,构建新型的自旋电子器件。
Quantitative disentanglement of spin Seebeck, proximity-induced and intrinsic anomalous Nernst effect in NM/FM bilayers
我们发现并研究了Pt/NiFe $_2$ O $_{\textrm{4-x}}$($4\geq x \geq 0$)双层膜中的热自旋输运现象。我们分离的自旋塞贝克效应产生的电压从异常能斯特效应的贡献,甚至解开的铁磁体(FM)中的固有的异常能斯特效应(ANE)从由Pt产生的ANE,由于其接近FM的自旋极化。此外,我们探测这些影响的电导率和FM膜的带隙能量的依赖关系,从几乎绝缘的NiFe $_2$ O $_4$到金属Ni $_{33}$ Fe $_{67}$。与Pt/NiFe $_2$ O $_{\rm x}$($x>0$)样品相比,只能在金属Pt/Ni $_{33}$ Fe $_{67}$双层中识别出邻近诱导的ANE。这是通过X射线共振磁反射率的静态磁邻近效应的调查验证。
Static magnetic proximity effects and spin Hall magnetoresistance in Pt/Y$_{3}$Fe$_{5}$O$_{12}$ and inverted Y$_{3}$Fe$_{5}$O$_{12}$/Pt bilayers
利用x射线磁圆二色性和x射线共振磁反射率测量结合角度相关的磁输运研究系统地研究了铁磁绝缘体Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$附近的重金属Pt薄膜的磁态.为了揭示混合效应作为可能的原因,诱导磁矩在铂,我们比较了薄膜异质结构与不同的层堆叠顺序和不同的接口特性。对于标准的Pt层上的Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$薄膜,我们没有检测到任何静态磁极化的Pt。这些样品显示出角度依赖的磁阻行为,这与建立的自旋霍尔磁阻一致。相反,对于倒置的层序列,Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$薄膜生长在Pt层上,Pt显示出有限的诱导磁矩与全金属Pt/Fe双层膜相当。这种磁矩被发现起源于在Y $_{3}$ Fe $_{5}$ O $_{12}$ /Pt界面的有限混合。因此,我们发现了一个复杂的角度依赖性的磁电阻,表明在这些类型的样品的自旋霍尔和各向异性磁电阻的叠加。这两种效应由于其不同的角度依赖性和其特征温度演化而可以彼此分离。
Thickness-dependence of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in Co2FeAl ultrathin films: effects of the annealing temperature and the heavy metal material