Naukowcy z linii badawczej DEMETER wraz z badaczami z madryckiego Institute of Ceramics and Glass oraz Spanish National Research Council w czasopiśmie Ultramicroscopy opublikowali pracę w której prezentują metodę wytwarzania cienkich warstw antyferromagnetyka NixCo1-xO na podłożu Ru(0001). Do zbadania właściwości tlenków niklowo-kobaltowych wykorzystano mikroskop XPEEM w synchrotronie Alba w Barcelonie.

Dzięki możliwej obserwacji procesu wzrostu, przygotowane metodą epitaksji z wiązki molekularnej struktury charakteryzują się wysoką jakością krystaliczną, co ma bezpośrednie przełożenie na właściwości magnetyczne. W celu zbadania wpływu ilości niklu na właściwości magnetyczne tlenku kobaltu przygotowano kilka próbek o różnej stechiometrii tj. stosunku atomów Ni do Co. Tak otrzymane próbki badano następnie metodą XMLD, aby znaleźć rozkład domen antyferromagnetycznych. Otrzymane wyniki pokazały, że zawartość niklu w strukturach NixCo1-xO wpływa na ułożenie domen antyferromagnetycznych, obracając wektor spinu w płaszczyźnie próbki. Ta obserwacja otwiera nowe możliwości sterowania wektorem spinu poprzez zmiany stechiometrii układu.

Materiały antyferromagnetyczne (AF) zyskały ogromne zainteresowanie w ostatnich latach ze względu na ich możliwe zastosowania w nowoczesnej elektronice, poprzez ich korzystne właściwości m.in.  zerowy wypadkowy moment magnetyczny. Dzięki temu materiały są prawie niewrażliwe na zewnętrzne zakłócenia pola magnetycznego. W ciągu ostatniej dekady zdano sobie sprawę, że antyferromagnetyki mają więcej do zaoferowania niż tylko wykorzystanie ich jako elementów pasywnych w układach z ferromagnetykiem. Na przykład prezentują dynamikę wysokich częstotliwości (w reżimie THz) i wykazują znaczne efekty spinowo-orbitalne i magnetotransportowe. Jednak aby w pełni wykorzystać ich liczne potencjalne zastosowania, potrzebne są materiały antyferromagnetyczne w postaci cienkowarstwowej lub nanostrukturalnej co niejednokrotnie stanowi ogromne wyzwanie. 

Rys.1. Obrazy XMLD PEEM uzyskane dla Ni0.5Co0.5O na krawędzi Ni L2 z liniową (a) horyzontalną i (d) wertykalną polaryzacja wiązki fotonów. Wykresy biegunowe stosunku intensywności pików na krawędzi L2 Ni dla wszystkich zmierzonych kierunków w płaszczyźnie (111), wybrane z pojedynczej domeny zaznaczonej na obrazach (a) i (d). (c) i (f) pokazują obliczony stosunek L2 dla danego wektora spinowego [011] w płaszczyźnie (111) i prostopadle do płaszczyzny (111).

Autor: Anna Mandziak

Link do publikacji:

A. Mandziak, P. Nita, J. de la Figuera, A. Quesada, A. Berja, A. Granados-Miralles, Effect of Ni substitution on the antiferromagnetic domains of cobalt oxide, Ul-tramicroscopy, 253(1), 113795(2023) doi: 10.1016/j.ultramic.2023.113795