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 direction than along the perpendicular one. The calculated magnetic moment at 4 K was ∼3.3 /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.
REFERENCES
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
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
