Magnetic anisotropy and magneto-optical Kerr effect of metallic multilayers

Abstract

We prepared multilayers on glass substrates by RF magnetron sputtering at room temperature. multilayers exhibit a magnetic easy axis perpendicular to the film plane up to a larger magnetic layer thickness than do Co/Pd multilayers. In particular, multilayers became perpendicular at 33 Å. The magnetic anisotropy can be explained by the strain effect. The role of the magnetoelastic energy due to the in-plane strain in the system is pointed out and discussed. We also investigated the magneto-optical polar Kerr effect of these multilayers. The polar Kerr rotation angle increases when the Au concentration is 4.5 at.% compared to Co/Pd multilayers but decreases with increasing Au content.

Fully Relativistic Calculations of Magneto-Optical Kerr Effect

“…[3][4][5][6][7] To study the MOKE theoretically, first-principles calculations based on the density functional theory have been carried out; the full-potential linear muffin-tin orbital method, the augmented spherical wave method, and the full-potential linear augmented plane wave method are used as powerful tools for this purpose. [8][9][10][11][12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23][24][25][26] Since the MOKE is sensitive to the details of the electronic structure of a material, careful analysis is indispensable; for example, fullpotential approach, inclusion of relativistic effects, accurate evaluation of matrix elements, etc.…”

Ressonância ferromagnética aplicada ao estudo da anisotropia magnética em multicamadas de Co/Pd

“…O estudo de multicamadas (ML's) metálicas ultrafinas de elementos magnéticos separados por não magnéticos, tem sido intensificado nos últimos anos devido tanto a um interesse tecnológico, como também de pesquisa básica na busca pela compreensão de fenômenos físicos que não estão ainda elucidados. Por exemplo, para multicamadas de Co/Pd, Co/Pt, Co/Au e Co/Cu [1][2][3][4], uma grande anisotropia perpendicular ao plano do filme é observada quando a espessura da camada magnética é reduzida a algumas camadas atômicas. Para termos uma idéia da magnitude desta anisotropia, consideremos um exemplo da literatura: uma multicamada de Co/Pd, com espessuras de 2/11 Å, possui uma anisotropia magnética de 5.0 x 10 7 erg/cm 3 [2], enquanto que o Co, em sua forma volumar, possui 8.5 x 10 6 erg/cm 3 .…”

“…Por exemplo, para multicamadas de Co/Pd, Co/Pt, Co/Au e Co/Cu [1][2][3][4], uma grande anisotropia perpendicular ao plano do filme é observada quando a espessura da camada magnética é reduzida a algumas camadas atômicas. Para termos uma idéia da magnitude desta anisotropia, consideremos um exemplo da literatura: uma multicamada de Co/Pd, com espessuras de 2/11 Å, possui uma anisotropia magnética de 5.0 x 10 7 erg/cm 3 [2], enquanto que o Co, em sua forma volumar, possui 8.5 x 10 6 erg/cm 3 . Este fato coloca estes materiais como fortes candidatos a um meio de gravação magneto-óptico de alta densidade [3,4].…”

“…Para termos uma idéia da magnitude desta anisotropia, consideremos um exemplo da literatura: uma multicamada de Co/Pd, com espessuras de 2/11 Å, possui uma anisotropia magnética de 5.0 x 10 7 erg/cm 3 [2], enquanto que o Co, em sua forma volumar, possui 8.5 x 10 6 erg/cm 3 . Este fato coloca estes materiais como fortes candidatos a um meio de gravação magneto-óptico de alta densidade [3,4]. Do ponto de vista fenomenológico, estes sistemas são interessantes pois busca-se ainda um entendimento mais completo das causas que levam ao aumento da anisotropia observada.…”

“…O coeficiente linear fornece o valor de 0.4 erg/cm 2 para a anisotropia de interface, o qual é positivo pois esta anisotropia favorece um eixo fácil para a magnetização perpendicular à superfície da multicamada. Estes valores estão em acordo com valores da literatura para multicamadas de Co/Pd com estruturas características similares [3,7,21,81,87]. A espessura crítica t c abaixo da qual a magnetização passa a se orientar preferencialmente perpendicular à camada pode ser obtida fazendo-se t c = 2K S /K V e neste caso é em torno de 7 Å.…”