Estimation théorique de l'anisotropie magnétique de surface sur L10 -Films minces de FePt : Cas de Surfaces parfaites et défectueuses.

Katia Hammar (1) , Y. Labaye (2) , Leila Messad (1) , Abdelhamid Ziane (1)

1 LPCQ - Laboratoire de Physique et Chimie Quantique [Tizi-Ouzou]
2 IMMM - Institut des Molécules et Matériaux du Mans

We carried out first-principle calculations of magnetocrystalline anisotropy of L10-FePt thin films terminated by either perfect Fe (Pt) layers or defect surfaces, including vacancies or substituted surface atoms. Inspired by the experimental strategy for determining magnetic anisotropy, we present here a theoretical model for analyzing volume and surface magnetic anisotropies for L10 -FePt thin films with different surface terminations. We demonstrate that surface anisotropy does not depend solely on the film thickness, but also on the atomic envi- ronment of the surface layer. Perpendicular surface anisotropy of L10-FePt thin films reaches its maximum with full Pt termination, which decreases with increasing Pt vacancies and becomes parallel to the surface for a full Fe surface. In the case of mixed surfaces, surface anisotropy of (3Pt,1Fe) is enhanced compared to platinum-rich surface with one vacancy, and tends to be more in-plane for an iron-rich surface (3Fe,1Pt). Our results could be used to study surface anisotropy effects on L10-FePt surfaces by mean of classical magnetic models, and they are very promising for the development of high density magnetic data storage such as magnetic memory.

Nous avons effectué des calculs de premier principe de l'anisotropie magnétocristalline de L10 -Films minces de FePt terminés soit par des couches parfaites de Fe (Pt), soit par des surfaces défectueuses , y compris des lacunes ou des atomes de surface substitués. Inspiré par la stratégie expérimentale de détermination de l' anisotropie magnétique , nous présentons ici un modèle théorique d' analyse des anisotropies magnétiques de volume et de surface pour L10 -Films minces de FePt avec différentes terminaisons de surface. Nous démontrons que l'anisotropie de surface ne dépend pas uniquement de l'épaisseur du film, mais également de l'environnement atomique de la couche superficielle. Anisotropie de surface perpendiculaire de L10-FePt. Les couches minces de FePt atteignent leur maximum avec une terminaison entièrement en Pt, qui diminue avec l'augmentation des lacunes en Pt et devient parallèle à la surface pour une surface entièrement en Fe. Dans le cas de surfaces mixtes, l'anisotropie de surface de (3Pt, 1Fe) est améliorée par rapport à une surface riche en platine avec une lacune, et a tendance à être plus dans le plan pour une surface riche en fer (3Fe, 1Pt). Nos résultats pourraient être utilisés pour étudier les effets de l'anisotropie de surface sur L10 -FePt au moyen de modèles magnétiques classiques, et ils sont très prometteurs pour le développement de stockage de données magnétiques à haute densité comme la mémoire magnétique.

Mots clés: Ab initio; Anisotropie magnétocristalline; Anisotropie magnétique de surface; Films minces; Surface parfaite; Surface imparfaite

Domaines: Matière Condensée [cond-mat]

Katia Hammar, Y. Labaye, Leila Messad, Abdelhamid Ziane. Estimation théorique de l'anisotropie magnétique de surface sur L10 -Films minces de FePt : Cas de Surfaces parfaites et défectueuses.. Surface Science : A Journal Devoted to the Physics and Chemistry of Interfaces, 2022, 717, pp.121999. ⟨10.1016/j.susc.2021.121999⟩. ⟨hal-03635128⟩