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Electronic structure and magnetic anisotropy transition inMn3−xCoxGaHeusler films investigated with soft x-ray spectroscopy
Physical Review B ( IF 3.2 ) Pub Date : 2022-08-16 , DOI: 10.1103/physrevb.106.075130 Seungho Seong , Yeonji Seo , Geum Ha Lim , Woosuk Yoo , Myung-Hwa Jung , Younghak Kim , Sang Wook Han , J.-S. Kang
Physical Review B ( IF 3.2 ) Pub Date : 2022-08-16 , DOI: 10.1103/physrevb.106.075130 Seungho Seong , Yeonji Seo , Geum Ha Lim , Woosuk Yoo , Myung-Hwa Jung , Younghak Kim , Sang Wook Han , J.-S. Kang
Employing soft x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and soft x-ray absorption spectroscopy (XAS), we have investigated electronic structures and spin configurations of Co-substituted () Heusler films, which are promising spintronic materials exhibiting perpendicular magnetic anisotropy (PMA). Co XAS and XMCD measurements, combined with the charge-transfer multiplet analysis, show that the substituted Co ions in consist of mainly ferromagnetic metallic Co clusters and a small amount of divalent Co ions with disordered magnetic moments. Mn XAS and XMCD measurements show that Mn ions at both the octahedral and tetrahedral sites in are nearly divalent with weak covalent-bonding nature, reflecting non-Jahn-Teller ions, and that the magnetic moments of Mn ions are polarized along the ordered magnetic moments of the substituted Co ions. Angle-dependent Co XMCD data of agree with the weak magnetic anisotropy transition from PMA to in-plane magnetic anisotropy (IMA) with increasing . Spin and orbital magnetic moments of Co ions are estimated by using the sum-rule analysis, which reveal negligible Co-content and polar-angle dependencies of the Co orbital to spin magnetic moment ratio. This work reveals that the PMA-to-IMA magnetic transition in is determined mainly by ferromagnetic metallic Co clusters.
中文翻译:
软 X 射线光谱研究 Mn3−xCoxGaHeusler 薄膜的电子结构和磁各向异性跃迁
采用软 X 射线磁圆二色性 (XMCD) 和软 X 射线吸收光谱 (XAS),我们研究了共取代的电子结构和自旋构型() Heusler 薄膜,这是一种很有前途的自旋电子材料,具有垂直磁各向异性 (PMA)。公司XAS 和 XMCD 测量,结合电荷转移多重分析,表明取代的 Co 离子在主要由铁磁性金属钴簇和少量具有无序磁矩的二价钴离子组成。锰XAS 和 XMCD 测量表明,Mn 离子在八面体和四面体位点几乎是二价的,具有弱共价键合性质,反映了非 Jahn-Teller 离子,并且 Mn 离子的磁矩沿着取代的 Co 离子的有序磁矩极化。角度相关系数XMCD数据同意从 PMA 到面内磁各向异性 (IMA) 的弱磁各向异性转变. Co 离子的自旋和轨道磁矩是通过使用总和规则分析来估计的,这揭示了 Co 轨道与自旋磁矩比的可忽略的 Co 含量和极角依赖性。这项工作揭示了 PMA 到 IMA 的磁跃迁主要由铁磁性金属钴簇决定。
更新日期:2022-08-17
中文翻译:
软 X 射线光谱研究 Mn3−xCoxGaHeusler 薄膜的电子结构和磁各向异性跃迁
采用软 X 射线磁圆二色性 (XMCD) 和软 X 射线吸收光谱 (XAS),我们研究了共取代的电子结构和自旋构型() Heusler 薄膜,这是一种很有前途的自旋电子材料,具有垂直磁各向异性 (PMA)。公司XAS 和 XMCD 测量,结合电荷转移多重分析,表明取代的 Co 离子在主要由铁磁性金属钴簇和少量具有无序磁矩的二价钴离子组成。锰XAS 和 XMCD 测量表明,Mn 离子在八面体和四面体位点几乎是二价的,具有弱共价键合性质,反映了非 Jahn-Teller 离子,并且 Mn 离子的磁矩沿着取代的 Co 离子的有序磁矩极化。角度相关系数XMCD数据同意从 PMA 到面内磁各向异性 (IMA) 的弱磁各向异性转变. Co 离子的自旋和轨道磁矩是通过使用总和规则分析来估计的,这揭示了 Co 轨道与自旋磁矩比的可忽略的 Co 含量和极角依赖性。这项工作揭示了 PMA 到 IMA 的磁跃迁主要由铁磁性金属钴簇决定。