We fabricated self-assembled one-dimensional α-FeSi2 magnetic nano-stripes, using solid phase epitaxy of ∼1 monolayer Fe on vicinal Si(111) surfaces followed by a 550 °C annealing. Structural and magnetic properties were investigated by scanning tunneling microscopy and superconducting quantum interference device magnetometry, respectively. The nano-stripes show superparamagnetism at room-temperature and at 4 K coercivity about 3 times higher along the long nano-stripe [112¯] direction than along the perpendicular [1¯10] one. The calculated magnetic moment at 4 K was ∼3.3 μB/Fe atom, implying a significant ferromagnetic coupling of the Fe atoms in the system. Such nano-stripes may be useful in high-density magnetic memory storage and spintronics devices.

1.
Y.
Nakamura
,
R.
Suzuki
,
M.
Umeno
,
S.–P.
Cho
,
N.
Tanaka
, and
M.
Ichikawa
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
123104
(
2006
).
2.
S.
Liang
,
R.
Islam
,
D. J.
Smith
,
P. A.
Bennett
,
J. R.
O'Brien
, and
B.
Taylor
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
113111
(
2006
).
3.
K.
Seo
,
S.
Lee
,
Y.
Jo
,
M.–H.
Jung
,
J.
Kim
,
D. G.
Churchill
, and
B.
Kim
,
J. Phys. Chem. C
113
,
6902
(
2009
).
4.
B. D.
Terris
and
T.
Thomson
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
38
,
R199
(
2005
).
5.
J. I.
Martín
,
J.
Nogués
,
K.
Liu
,
J. L.
Vicent
, and
I. K.
Schuller
,
J. Magn. Magn. Mater.
256
,
449
(
2003
).
6.
S.
Singamaneni
,
V. N.
Bliznyuk
,
C.
Binekc
, and
E. Y.
Tsymbalc
,
J. Mater. Chem.
21
,
16819
(
2011
).
7.
H. H.
Hamdeh
,
M. M.
Eltabey
,
J. C.
Ho
,
P. C.
Lee
,
K.
Chen
, and
Y. Y.
Chen
,
J. Magn. Magn. Mater.
322
,
2227
(
2010
).
8.
Y.
Chen
,
D. A. A.
Ohlberg
, and
R. S.
Williams
,
J. Appl. Phys.
91
,
3213
(
2002
).
9.
W.-C.
Lin
,
H.-Y.
Chang
,
Y.-Y.
Lin
,
Y.-C.
Hu
,
C.-H.
Hsu
, and
C.-C.
Kuo
,
J. Appl. Phys.
107
,
014301
(
2010
).
10.
D.-L.
Sun
,
D.-Y.
Wang
,
H.-F.
Du
,
W.
Ning
,
J.-H.
Gao
,
Y.-P.
Fang
,
X.-Q.
Zhang
,
Y.
Sun
,
Z.-H.
Cheng
, and
J.
Shen
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
012504
(
2009
).
11.
J.
Shen
,
J. P.
Pierce
,
E. W.
Plummer
, and
J.
Kirschne
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
R1
(
2003
).
12.
X.
Ma
,
H. L.
Meyerheim
,
J.
Barthel
,
J.
Kirschner
,
S.
Schmitt
, and
E.
Umbach
,
Appl. Phys. Lett.
84
,
4038
(
2004
).
13.
C.
Franchini
,
F.
Li
,
S.
Surnev
,
R.
Podloucky
,
F.
Allegretti
, and
F. P.
Netzer
,
J. Phys.: Condens. Matter
24
,
042001
(
2012
).
14.
J. P.
Bucher
,
D. C.
Douglass
, and
L. A.
Bloomfield
,
Phys. Rev. Lett.
66
,
3052
(
1991
).
15.
D.
Weller
,
A.
Moser
,
L.
Folks
,
M. E.
Best
,
W.
Lee
,
M. F.
Toney
,
M.
Schwickert
,
J.-U.
Thiele
, and
M. F.
Doerner
,
IEEE Trans. Magn.
36
,
10
(
2000
).
16.
K.
Naito
,
Chaos
15
,
047507
(
2005
).
17.
C. C.
Berry
and
A. S. G.
Curtis
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
36
,
R198
(
2003
).
18.
A.
Correa-Duarte
and
V.
Salgueirino
,
in Nanowires Science and Technology
, edited by
N.
Lupu
(
InTech
,
Croatia
,
2010
), Chap. 5.
19.
M.
Knobel
,
W. C.
Nunes
,
L. M.
Socolovsky
,
E. D.
Biasi
,
J. M.
Vargas
, and
J. C.
Denardin
,
J. Nanosci. Nanotechnol.
8
,
2836
(
2008
).
20.
D.
Leong
,
M.
Harry
,
K. J.
Reeson
, and
K. P.
Homewood
,
Nature
387
,
686
(
1997
).
21.
K.
Kataoka
,
K.
Hattori
,
Y.
Miyatake
, and
H.
Daimon
,
Phys. Rev. B
74
,
155406
(
2006
).
22.
M.
Krause
,
F.
Blobner
,
L.
Hammer
,
K.
Heinz
, and
U.
Starke
,
Phys. Rev. B
68
,
125306
(
2003
).
23.
A.
Wawro
,
S.
Suto
,
R.
Czajka
, and
A.
Kasuya
,
Phys. Rev. B
67
,
195401
(
2003
).
24.
Y.
Nakamura
,
K.
Fukuda
,
S.
Amari
, and
M.
Ichikawa
,
Thin Solid Films
519
,
8512
(
2011
).
25.
J. K.
Tripathi
,
M.
Garbrecht
,
W. D.
Kaplan
,
G.
Markovich
, and
I.
Goldfarb
,
Nanotechnology
23
,
495603
(
2012
).
26.
Y. Y.
Chen
,
P. C.
Lee
,
C. B.
Tsai
,
S.
Neeleshwar
,
C. R.
Wang
,
J. C.
Ho
, and
H. H.
Hamdeh
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
251907
(
2007
).
27.
P.
Moriarty
,
Rep. Prog. Phys.
64
,
297
(
2001
).
28.
S. A.
Wolf
,
D. D.
Awschalom
,
R. A.
Buhrman
,
J. M.
Daughton
,
S.
von Molńar
,
M. L.
Roukes
,
A. Y.
Chtchelkanova
, and
D. M.
Treger
,
Science
294
,
1488
(
2001
).
29.
V. A.
Shchukin
and
D.
Bimberg
,
Rev. Mod. Phys.
71
,
1125
(
1999
) and references therein.
30.
Z. M.
Wang
,
Self-Assembled Quantum Dots
(
Springer
,
New York
,
2008
), Vol.
1
.
31.
C.
Tegenkamp
,
J. Phys. Condens. Matter.
21
,
013002
(
2009
).
32.
A.
Sgarlata
,
P. D.
Szkutnik
,
A.
Balzarotti
,
N.
Motta
, and
F.
Rosei
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
4002
(
2003
).
33.
J.
Métois
,
A.
Saúl
, and
P.
Müller
,
Nature Mater.
4
,
238
(
2005
).
34.
I.
Goldfarb
,
Nanotechnology
18
,
335304
(
2007
).
35.
M. A. K.
Zilani
,
H.
Xu
,
X.–S.
Wang
, and
A. T. S.
Wee
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
023121
(
2006
).
36.
J. K.
Tripathi
,
M.
Garbrecht
,
C. G.
Sztrum-Vartash
,
E.
Rabani
,
W. D.
Kaplan
, and
I.
Goldfarb
,
Phys. Rev. B
83
,
165409
(
2011
).
37.
M.
Zinke-Allmang
,
L. C.
Feldman
, and
M. H.
Grabow
,
Surf. Sci. Rep.
16
,
377
(
1992
).
38.
S.
Hajjar
,
G.
Garreau
,
S.
Pelletier
,
D.
Bolmont
, and
C.
Pirri
,
Phys. Rev. B
68
,
033302
(
2003
).
39.
Y.
Sugimoto
,
M.
Abe
,
S.
Konoshita
, and
S.
Morita
,
Nanotechnology
18
,
084012
(
2007
).
40.
J. H.
Won
,
K.
Sato
,
M.
Ishimaru
, and
Y.
Hirotsu
,
J. Appl. Phys.
100
,
014307
(
2006
).
41.
Y.
Nakamura
,
Y.
Nagadomi
,
S. P.
Cho
,
N.
Tanaka
, and
M.
Ichikawa
,
Phys. Rev. B
72
,
075404
(
2005
).
42.
M.
Someta
,
K.
Maetani
,
K.
Hattori
, and
H.
Daimon
,
Surf. Sci.
604
,
21
(
2010
).
43.
M.
Naito
and
M.
Ishimaru
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B
267
,
1290
(
2009
).
44.
F. C.
Fonseca
,
G. F.
Goya
,
R. F.
Jardim
,
R.
Muccillo
,
N. L. V.
Carreño
,
E.
Longo
, and
E. R.
Leite
,
Phys. Rev. B
66
,
104406
(
2002
).
45.
M.
Respaud
,
J. M.
Broto
,
H.
Rakoto
,
A. R.
Fert
,
L.
Thomas
,
B.
Barbara
,
M.
Verelst
,
E.
Snoeck
,
P.
Lecante
,
A.
Mosset
,
J.
Osuna
,
T. O.
Ely
,
C.
Amiens
, and
B.
Chaudret
,
Phys. Rev. B
57
,
2925
(
1998
).
46.
S. R.
Shinde
,
S. B.
Ogale
,
J. S.
Higgins
,
H.
Zheng
,
A. J.
Millis
,
V. N.
Kulkarni
,
R.
Ramesh
,
R. L.
Greene
, and
T.
Venkatesan
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
166601
(
2004
).
47.
P. C.
Srivastava
and
J. K.
Tripathi
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
39
,
1465
(
2006
).
48.
W.
Chen
,
S.
Tang
,
M.
Lu
, and
Y.
Du
,
J. Phys.: Condens. Matter
15
,
4623
(
2003
).
49.
K.
Nielsch
,
R. B.
Wehrspohn
,
J.
Barthel
,
J.
Kirschner
,
U.
Gösele
,
S. F.
Fischer
, and
H.
Kronmüller
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
1360
(
2001
).
50.
G. W.
Fernando
,
R. E.
Watson
,
M.
Weinert
,
A. N.
Kocharian
,
A.
Ratnaweera
, and
K.
Tennakone
,
Phys. Rev. B
61
,
375
(
2000
).
51.
Y. D.
Zhang
,
J. I.
Budnick
,
W. A.
Hines
,
M. Q.
Huang
, and
W. E.
Wallace
,
Phys. Rev. B
54
,
51
(
1996
).
52.
S. K.
Arora
,
B. J.
O'Dowd
,
B.
Ballesteros
,
P.
Gambardella
, and
I. V.
Shvets
,
Nanotechnology
23
,
235702
(
2012
).
You do not currently have access to this content.