Magnetic anisotropy of Fe/MgO interfaces inserted with alkali halide layers
Magnetic anisotropy of Fe/MgO interfaces inserted with alkali halide layers
复制标题
插入碱金属卤化物层的 Fe/MgO 界面的磁各向异性
DOI：
10.1103/physrevb.107.094420
复制
发表时间：
2023
影响因子：
3.7
通讯作者：
Miwa Shinji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Jieyi;Sakamoto Shoya;Kosaki Hidetoshi;Miwa Shinji
在Fe/MgO界面处的周向磁各向异性（PMA）已经被广泛研究用于存储器应用，并且进一步改善PMA已经成为中心挑战之一。在这项研究中，我们制作外延铁/碱金属卤化物（氟化锂，氯化钠，或碘化铯）/氧化镁多层膜，使用分子束外延，并研究如何碱金属卤化物层插入可以提高PMA在Fe/MgO界面。结果表明，在CsI和NaCl中，LiF层的插入（0.1-0.4 nm）增强了界面PMA，但较厚的LiF层的插入（0.6-1 nm）减弱了界面PMA，界面PMA能随CsI和NaCl厚度的增加而单调下降。目前的结果表明，通过Fe和绝缘体层之间良好的晶格匹配实现的明确的Fe-阴离子轨道杂交对于具有强PMA至关重要。研究还表明，具有高电负性的阴离子原子，如F，有利于界面PMA，可能是因为较弱的Fe-F杂化和较强的电子局域化在界面处。我们的研究将作为一个指导原则，设计一个新的介电层，以实现更强的PMA在Fe 2 O3薄膜。
Perpendicular magnetic anisotropy (PMA) at the Fe/MgO interface has been widely studied for memory applications, and further improving PMA has been one of the central challenges. In this study we fabricate epitaxial Fe/alkali halide (LiF, NaCl, or CsI)/MgO multilayers using molecular beam epitaxy and investigate how the alkali halide layer insertion can enhance PMA at the Fe/MgO interface. We find that insertion of an ultrathin LiF layer (0.1–0.4 nm) enhances interfacial PMA, but thicker LiF layer insertion (0.6–1 nm) weakens it. For the CsI and NaCl cases, interfacial PMA energy decreases monotonically with CsI or NaCl thickness. The present results indicate that well-defined Fe-anion orbital hybridization achieved by good lattice matching between the Fe and insulator layers is essential to have strong PMA. It is also suggested that anion atoms with high electronegativities, such as F, are beneficial for interfacial PMA, probably because of the weaker Fe-F hybridization and stronger electron localization at the interface. Our study shall serve as a guiding principle for designing a new dielectric layer to achieve stronger PMA in ultrathin Fe films.
登录
查看更多内容
影响因子：
9.7
作者：
T. Nozaki;T. Nozaki;Tatsuya Yamamoto;M. Konoto;A. Sugihara;K. Yakushiji;H. Kubota;A. Fukushima;S. Yuasa
通讯作者：
T. Nozaki;T. Nozaki;Tatsuya Yamamoto;M. Konoto;A. Sugihara;K. Yakushiji;H. Kubota;A. Fukushima;S. Yuasa
影响因子：
4
作者：
S. Miwa;K. Matsuda;Kazuhito Tanaka;Y. Kotani;M. Goto;Tetsuya Nakamura;Yoshishige Suzuki
通讯作者：
S. Miwa;K. Matsuda;Kazuhito Tanaka;Y. Kotani;M. Goto;Tetsuya Nakamura;Yoshishige Suzuki
影响因子：
4.4
作者：
Huggins, ML;Mayer, JE
通讯作者：
Mayer, JE
影响因子：
4
作者：
Lambert, C-H.;Rajanikanth, A.;Andrieu, S.
通讯作者：
Andrieu, S.
CoFeB界面氟化物置换对界面磁各向异性及其电压控制的影响
影响因子：
1.6
作者：
Mykhailo Pankieiev;K. Kita
通讯作者：
K. Kita