ELECTRONIC AND MAGNETIC STATES OF ULTRA-THIN Fe FILMS

(1)

HAL Id: jpa-00224175

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00224175

Submitted on 1 Jan 1984

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

ELECTRONIC AND MAGNETIC STATES OF ULTRA-THIN Fe FILMS

A. Amiri-Hezaveh, G. Jennings, D. Joyner, R. Willis

To cite this version:

A. Amiri-Hezaveh, G. Jennings, D. Joyner, R. Willis. ELECTRONIC AND MAGNETIC STATES OF ULTRA-THIN Fe FILMS. Journal de Physique Colloques, 1984, 45 (C5), pp.C5-371-C5-371.

�10.1051/jphyscol:1984557�. �jpa-00224175�

(2)

JOURNAL DE PHYSIQUE

Colloque CS, supplément a u n04, Tome 45, avril 1984 page C5-371

ELECTRONIC AND MAGNETIC STATES OF ULTRA-THIN Fe F I L M S

A . Arniri-Hezaveh, G . J e n n i n g s , D.J. J o y n e r and R.F. Willis

Cuvendish Td~boratciry, Depurlment oJ 1-'hyrics, ( f n i v e r s i t y op Cambridge, btztEing2ey Hcad, Cambridge, C B 3 OHE, U . K .

Résumé - Les f a c t e u r s s t r u c t u r a u x e t é l e c t r o n i q u e s q u i c o n t r i b u e n t au magné- t i s m e de s u r f a c e du f e r o n t é t é é t u d i é s en comparant l e s r é s u l t a t s de l a pho- t o é m i s s i o n des s u r f a c e s (100) du Fe C . C . avec ceux des f i l m s u l t r a - m i n c e s de Fe c . f . c . é p i t a x i é s p a r c r o i s s a n c e s u r des s u b s t r a t s de Cu(100), C u ( l l 0 ) e t C u ( l l 1 ) . Le i l m s c . f . c . de Fe s u r l e s s u r f a c e s (100) du Cu s o n t a n t i f e r r o - magnétiquesf If, d ' a p r è s des r é s u l t a t s a n t é r i e u r s , a l o r s q u ' i l s p r n t e n t un

e2e

o r d r e f e r r o m a g n é t i q u e avec un moment magnétique l o c a l de 0,58 ug r é d u i t p a r r a p p o r t à sa v a l e u r de 2,2 p~ dans l e Fe c . c . , s u r l e s s u r f a c e s ( 1 1 0 ) e t ( 1 1 1 ) du Cu. L ' a n a l y s e de l a forme des p i c s de photoémission du Fe C . C . sug- g è r e que l a l e v é e de l a dégénérescence de l ' é c h a n g e de l ' o r d r e de 2,5 PB, e s t accentuée à l a s u r f a c e e t q u ' e l l e donne naissance dans l ' é t a t f i n a l à des e f - f e t s d ' é c r a n a u t o u r des t r o u s é l e c t r o n i q u e s , f o n c t i o n du s p i n . C e l a m o n t r e que l e s e f f e t s d'échange e t de c o r r é l a t i o n s o n t i m p o r t a n t s pour l e f e r , com- me d é j à observé pour l e n i c k e l ( 3 ) . Les s p e c t r e s de photoémission r é v è l e n t a u s s i l ' i n c i d e n c e de l ' é m i s s i o n à p a r t i r des bandes é l e c t r o n i q u e s p l a t e s de s u r f a c e . Ceci masque e f f e c t i v e m e n t t o u s l e s e f f e t s d i r e c dus aux éléments

ta

¹

de l a m a t r i c e de t r a n s i t i o n l i é e aux bandes d de volume . Ces r é s u l t a t s s e r o n t d i s c u t é s : dans l e c o n t e x t e de l e u r i n f l u e n c e s u r l e s e f f e t s magné- t i q u e s à l a s u r f a c e des métaux ferromagnétiques, e t en l i a i s o n avec l ' i m p o r - t a n c e des c o r r e c t i o n s de s e l f e n e r g i e dépendant du s p i n p o u r l ' a n a l y s e des r é s u l t a t s de photoémission.

A b s t r a c t - S t r u c t u r a l a n d e l e c t r o n i c f a c t o r s c o n t r i b u t i n g t o t h e s u r f a c e ma- g n e t i s m o f i r o n have been s t u d i e d by comparing p h o t o e m i s s i o n r e s u l t s f r o m b.c.c. F e ( 1 0 0 ) s u r f a c e s w i t h u l t r a - t h i n f . c . c . i r o n f i 1 m s g r o w n e p i t a x i a l l y o n Cu(100), C u ( l l 0 ) and C u ( l l 1 ) s u b s t r a t e s . P r e v i o u s r e s u l t s h a p r e d i c t e d t h a t

y 5 ,

whereas t h e f . c . c . f i l m s grown on Cu(100) a r e a n t i f e r r o i n a g n e t i c those grown on C u ( l l 0 ) and Cu( a r e f e r r o m a g n e t i c a l l y o r d e r e d w i t h a reduced l o c a l moment o f O 5 8 pg thi!ompared w i t h b.c.c. i r o n , 2.2 ug. Photoemission 1 ineshape

a n a l y s i s o f t h e b.c.c. i r o n suggests ari enhanced exchange s p l i t t i n g a t t h e s u r - f a c e o f t h e o r d e r o f 2.5 UB g i v i n g r i s e t o spin-dependent h o l e - s c r e e n i n g e f - f e c t s i n t h e f i n a l s t a t e i . e . , ex h nge and c o r r e l a t i o n e f f e c t s a r e i m p o r t a n t i n i r o n , as i s observed i n n i ~ k e l ~ ~ ~ . The photoemission s p e c t r a a l s o r e v e a l t h e i n c i d e n c e o f e m i s s i o n f r o m r e l a t i v e l y f l a t s u r f a c e S t a t e s bands w h i c h ef-.

f e c t i v e l mask any d i r e c t - t r a n s i t i o n m a t r i x element e f f e c t s f r o m t h e b u l k

li

d-bands( 1. These r e s u l t s w i l l be discussed i n t h e c o n t e x t o f t h e i r r e l e v a n - ce f o r magnetic e f f e c t s a t f e r r o m a g n e t i c metal s u r f a c e s , a n d t h e importance o f spin-dependent s e l f energy c o r r e c t i o n s i n p h o t o e m i s s i o n a n a l y s i s .

REFERENCES

--

( 1 ) W . KEUNE, R. HALLBAUER, U. GONSER, J. LAUER and L . WILLIAMSON, J. A p p l . Phys.

48, 2976 ( 1 9 7 7 ) . -

( 2 ) W . KUMMERLE and G. GRADMANN, Phys. S t a t . S o l . - A45, 171 ( 1 9 7 8 ) . ( 3 ) E.W. PLUMMER, J. A p p l . Phys. - 5 3 ( 3 ) , 2002 ( 1 9 8 2 ) .

( 4 ) G. JENNINGS, D.J. JOYNER, A. AMIRI-HEZAVEH and R.F. WILLIS, A b s t r a c t 3 r d General Conference CMD-EPS, March 1983.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1984557