We have investigated the magnetic depth profile of an epitaxial Fe3O4 thin film grown directly on a semiconducting ZnO substrate by soft x-ray resonant magnetic reflectometry (XRMR) and electron energy loss spectroscopy (EELS). Consistent chemical profiles at the interface between ZnO and Fe3O4 are found from both methods. Valence selective EELS and XRMR reveal independently that the first monolayer of Fe at the interface between ZnO and Fe3O4 contains only Fe3+ ions. Besides this narrow 2.5 Å interface layer, Fe3O4 shows magnetic bulk properties throughout the whole film making highly efficient spin injection in this system feasible.
REFERENCES
1.
A. M.
Haghiri-Gosnet
, T.
Arnal
, R.
Soulimane
, M.
Koubaa
, and J. P.
Renard
, Phys. Status Solidi A
201
, 1392
(2004
).2.
A.
Yanase
and N.
Hamada
, J. Phys. Soc. Jpn.
68
, 1607
(1999
).3.
G.
Schmidt
, D.
Ferrand
, L. W.
Molenkamp
, A. T.
Filip
, and B. J.
van Wees
, Phys. Rev. B
62
, R4790
(2000
).4.
M.
Paul
, A.
Müller
, A.
Ruff
, B.
Schmid
, G.
Berner
, M.
Mertin
, M.
Sing
, and R.
Claessen
, Phys. Rev. B
79
, 233101
(2009
).5.
A.
Nielsen
, A.
Brandlmaier
, M.
Althammer
, W.
Kaiser
, M.
Opel
, J.
Simon
, W.
Mader
, S. T. B.
Goennenwein
, and R.
Gross
, Appl. Phys. Lett.
93
, 162510
(2008
).6.
M.
Paul
, D.
Kufer
, A.
Müller
, S.
Brück
, E.
Goering
, M.
Kamp
, J.
Verbeeck
, H.
Tian
, G.
Van Tendeloo
, N. J. C.
Ingle
et al., Appl. Phys. Lett.
98
, 012512
(2011
).7.
A.
Müller
, A.
Ruff
, M.
Paul
, A.
Wetscherek
, G.
Berner
, U.
Bauer
, C.
Praetorius
, K.
Fauth
, M.
Przybylski
, M.
Gorgoi
et al., Thin Solid Films
520
, 368
(2011
).8.
P.
Li
, B. L.
Guo
, and H. L.
Bai
, J. Appl. Phys.
109
, 013908
(2011
).9.
J.-B.
Moussy
, S.
Gota
, A.
Bataille
, M.-J.
Guittet
, M.
Gautier-Soyer
, F.
Delille
, B.
Dieny
, F.
Ott
, T. D.
Doan
, P.
Warin
et al., Phys. Rev. B
70
, 174448
(2004
).10.
J.
Orna
, P. A.
Algarabel
, L.
Morellón
, J. A.
Pardo
, J. M.
de Teresa
, R. L.
Antón
, F.
Bartolomé
, L. M.
García
, J.
Bartolomé
, J. C.
Cezar
et al., Phys. Rev. B
81
, 144420
(2010
).11.
N. D.
Telling
, A.
Haznar
, G.
van der Laan
, M. D.
Roper
, F.
Schedin
, and G.
Thornton
, Phys. B: Condens. Matter
345
, 157
(2004
).12.
D. T.
Margulies
, F. T.
Parker
, F. E.
Spada
, R. S.
Goldman
, J.
Li
, R.
Sinclair
, and A. E.
Berkowitz
, Phys. Rev. B
53
, 9175
(1996
).13.
S.
Brück
, S.
Bauknecht
, B.
Ludescher
, E.
Arenholz
, and G.
Schütz
, Rev. Sci. Instrum.
79
, 083109
(2008
).14.
C. T.
Chantler
, J. Phys. Chem. Ref. Data
29
, 597
(2000
).15.
S.
Brück
, S.
Macke
, E.
Goering
, X.
Ji
, Q.
Zhan
, and K. M.
Krishnan
, Phys. Rev. B
81
, 134414
(2010
).16.
V. N.
Antonov
, B. N.
Harmon
, and A. N.
Yaresko
, Phys. Rev. B
67
, 024417
(2003
).17.
E.
Goering
, S.
Gold
, M.
Lafkioti
, and G.
Schütz
, Europhys. Lett.
73
, 97
(2006
).18.
E.
Pellegrin
, M.
Hagelstein
, S.
Doyle
, H. O.
Moser
, J.
Fuchs
, D.
Vollath
, S.
Schuppler
, M. A.
James
, S. S.
Saxena
, L.
Niesen
et al., Phys. Status Solidi B
215
, 797
(1999
).19.
D.
Nolle
, E.
Goering
, T.
Tietze
, G.
Schütz
, A.
Figuerola
, and L.
Manna
, New J. Phys.
11
, 033034
(2009
).20.
S.
Macke
, S.
Brück
, and E.
Goering
, remagx - X-Ray Magnetic Reflectivity Tool
(Max Planck Institute for Metals Research
, Stuttgart
, 2010
).21.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.3687731 for technical details of the STEM-EELS measurements.
22.
E.
Goering
, Phys. Status Solidi B
248
, 2345
(2011
).23.
J.
Zak
, E. R.
Moog
, C.
Liu
, and S. D.
Bader
, Phys. Rev. B
43
, 6423
(1991
).24.
S.
Brück
, G.
Schütz
, E.
Goering
, X.
Ji
, and K. M.
Krishnan
, Phys. Rev. Lett.
101
, 126402
(2008
).25.
L. A. J.
Garvie
and P. R.
Buseck
, Nature
396
, 667
(1998
).26.
H.
Kurata
and C.
Colliex
, Phys. Rev. B
48
, 2102
(1993
).27.
J.
Verbeeck
and S. V.
Aert
, Ultramicroscopy
106
, 976
(2006
).28.
M. B. A.
Jalil
, S. G.
Tan
, S. B.
Kumar
, and S.
Bae
, Phys. Rev. B
73
, 134417
(2006
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
