Modern third-generation synchrotron radiation sources provide photons with
tunable energy and with a brilliance of 12 orders of magnitude larger than that of
conventional rotation anode X-ray tubes. This huge technological progress has made
possible nowadays, the determination of induced spin and orbital magnetic moments
of 5d transition metal elements via the element-specific X-ray magnetic circular
dichroism technique.
In this work we focus on XMCD results on Pt L-edges in Co-based alloys and
multilayers. Namely, we deal with Co/Pt multilayers. We also deal with Ni/Pt
multilayers in order to compare our results with earlier ones. Both systems are
considered to be important for high density magnetic recording applications. We
describe and discuss step-by-step the analysis for the determination of the spin and
orbital magnetic moments induced to Pt by Co. The Pt 5d magnetic moment is shown
to range between 0.05-1.3 μΒ/atom and the ratio ml/ms between 0.1-0.4. These results
are well compared to experimental values obtained earlier in similar types of samples
and to the predictions of first principle calculations.
The magnetic multilayers were produced under ultrahigh vacuum conditions
by e-beam evaporation. Prior to the XMCD measurements, the samples were
characterized via X-ray diffraction (XRD), which revealed the type of
crystallographic structure and the high degree of homogeneity of the multilayer
sequences. The bulk samples were prepared by arc melting under 600 mbar Argon
atmosphere. All samples were magnetically characterized by conventional
magnetometry techniques (VSM or SQUID Magnetometry) before their transport to
the Synchrotron Ring.
The XMCD experiments were performed at the European Synchrotron
Radiation Facility (ESRF) in Grenoble (France) on the ID12 beamline at the L3,2-
edges of Pt using a highly efficient total fluorescence yield detection mode recorded
in a backscattering geometry. In order to ensure complete magnetic saturation, large
magnetic fields up to 7 Tesla were applied perpendicular to the film plane. To exclude
any experimental artifacts, it is important that the XMCD spectra are recorded either
by changing the helicity of the incoming light or by inverting the direction of the
external applied magnetic field. The results are related to magnetic and magneto-optic
properties of the samples, valuable for magnetic recording.
(EN)
Η τεράστια τεχνολογική πρόοδος που έχει επέλθει μέσα από τις μοντέρνες
πηγές ακτινοβολίας σύγχροτρον τρίτης γενιάς, έχει καταστήσει δυνατό τον
προσδιορισμό των επαγόμενων μαγνητικών ροπών λόγω spin και λόγω τροχιακού
αντίστοιχα, για τα μέταλλα μετάβασης 5d, μέσω της τεχνικής του κυκλικού
μαγνητικού διχρωϊσμού ακτίνων-Χ XMCD.
Σε αυτή τη δουλειά επικεντρώνουμε το ενδιαφέρον μας σε μετρήσεις από
πειράματα XMCD στις ακμές απορρόφησης L3,2 της Pt για κράματα και
πολυστρωματικά υμένια που βασίζονται στην Pt. Κυρίως ασχολούμαστε με
πολυστρωματικά υμένια Co/Pt. Ασχολούμαστε επίσης και με πολυστρωματικά
υμένια Ni/Pt με σκοπό να συγκρίνουμε τα αποτελέσματά μας με αυτά που ήδη
υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Και τα δύο συστήματα θεωρούνται πολύ σημαντικά
τεχνολογικώς, αφού χρησιμοποιούνται σαν υλικά μαγνητικής εγγραφής.
Τα μαγνητικά πολυστρωματικά υμένια παράγονται με τη μέθοδο της
εξάτμισης με δέσμη ηλεκτρονίων υπό συνθήκες υπερυψηλού κενού. Πριν τις
μετρήσεις XMCD μελετώνται οι δομικές ιδιότητες των δειγμάτων μέσω της
περίθλασης των ακτίνων-Χ. Ο μαγνητικός χαρακτηρισμός πραγματοποιείται σε
θερμοκρασία δωματίου μέσω της μαγνητομετρίας παλλόμενου δείγματος VSM και
της μαγνητομετρίας SQUID.
Τα πειράματα XMCD εκτελέστηκαν στο European Synchrotron Radiation
Facility (ESRF) στη Grenoble της Γαλλίας, όπου εφαρμόστηκαν μεγάλα μαγνητικά
πεδία, που έφτασαν μέχρι και τα 7 Tesla, κάθετα στο επίπεδο του υμενίου.
Αναφορικά με την τεχνική XMCD, περιγράφουμε βήμα-βήμα τη διαδικασία για τον
καθορισμό των μαγνητικών ροπών της Pt λόγω spin και λόγω τροχιακού. Η συνολική
ροπή της Pt κυμαίνεται μεταξύ 0.05-1.3 μΒ/atom και η αναλογία ml/ms μεταξύ 0.1-
0.4. Τα αποτελέσματα συνδέονται με μαγνητικές και μαγνητο-οπτικές ιδιότητες που
είναι χρήσιμες στην εγγραφή πληροφορίας.
(EN)
University of Patras
