We examine the magnetic easy-axis directions of stoichiometric magnetite films grown on SrTiO3:Nb by infrared pulsed-laser deposition. Spin-polarized low-energy electron microscopy reveals that the individual magnetic domains are magnetized along the in-plane film directions. Magneto-optical Kerr effect measurements show that the maxima of the remanence and coercivity are also along in-plane film directions. This easy-axis orientation differs from bulk magnetite and films prepared by other techniques, establishing that the magnetic anisotropy can be tuned by film growth.
REFERENCES
1.
R. M.
Cornell
and U.
Schwertmann
, The Iron Oxides
(John Wiley & Sons Ltd
, Weinheim
, 1997
), p. 604
.2.
A. A.
Mills
, Ann. Sci.
61
, 273
(2004
).3.
F.
Walz
, J. Phys. Condens. Matter.
14
, R285
(2002
).4.
J.
García
and G.
Subías
, J. Phys. Condens. Matter.
16
, R145
(2004
).5.
K.
Kato
and S.
Iida
, J. Phys. Soc. Jpn.
51
, 1335
(1982
).6.
M.
Alexe
, M.
Ziese
, D.
Hesse
, P.
Esquinazi
, K.
Yamauchi
, T.
Fukushima
, S.
Picozzi
, and U.
Gösele
, Adv. Mater.
21
, 4452
(2009
).7.
M. I.
Katsnelson
, V. Y.
Irkhin
, L.
Chioncel
, A. I.
Lichtenstein
, and R. A.
de Groot
, Rev. Mod. Phys.
80
, 315
(2008
).8.
P.
Seneor
, A.
Fert
, J.-L.
Maurice
, F.
Montaigne
, F.
Petroff
, and A.
Vaurès
, Appl. Phys. Lett.
74
, 4017
(1999
).9.
E.
Wada
, K.
Watanabe
, Y.
Shirahata
, M.
Itoh
, M.
Yamaguchi
, and T.
Taniyama
, Appl. Phys. Lett.
96
, 102510
(2010
).10.
P. J.
van der Zaag
, P. J. H.
Bloemen
, J. M.
Gaines
, R. M.
Wolf
, P. A. A.
van der Heijden
, R. J. M.
van de Veerdonk
, and W. J. M.
de Jonge
, J. Magn. Magn. Mater.
211
, 301
(2000
).11.
M.
Bibes
, J. E.
Villegas
, and A.
Barthélémy
, Adv. Phys.
60
, 5
(2011
).12.
B.
Carvello
and L.
Ranno
, J. Magn. Magn. Mater.
272–276
, 1926
(2004
).13.
M.
Ziese
, U.
Köhler
, A.
Bollero
, R.
Höhne
, and P.
Esquinazi
, Phys. Rev. B
71
, 180406
(2005
).14.
D. C.
Kundaliya
, S. B.
Ogale
, L. F.
Fu
, S. J.
Welz
, J. S.
Higgins
, G.
Langham
, S.
Dhar
, N. D.
Browning
, and T.
Venkatesan
, J. Appl. Phys.
99
, 08K304
(2006
).15.
I.
Satoh
, J.
Takaobushi
, H.
Tanaka
, and T.
Kawai
, Solid State Commun.
147
, 397
(2008
).16.
A. D.
Wei
, J. R.
Sun
, Y. Z.
Chen
, W. M.
Lue
, and B. G.
Shen
, J. Phys. D: Appl. Phys.
43
, 205004
(2010
).17.
S.
Kale
, S. M.
Bhagat
, S. E.
Lofland
, T.
Scabarozi
, S. B.
Ogale
, A.
Orozco
, S. R.
Shinde
, T.
Venkatesan
, B.
Hannoyer
, B.
Mercey
, and W.
Prellier
, Phys. Rev. B
64
, 205413
(2001
).18.
J. G.
Zheng
, G. E.
Sterbinsky
, J.
Cheng
, and B. W.
Wessels
, J. Vac. Sci. Technol B
25
, 1520
(2007
).19.
Y. Z.
Chen
, J. R.
Sun
, Y. N.
Han
, X. Y.
Xie
, J.
Shen
, C. B.
Rong
, S. L.
He
, and B. G.
Shen
, J. Appl. Phys.
103
, 07D703
(2008
).20.
J.
Cheng
, G. E.
Sterbinsky
, and B. W.
Wessels
, J. Cryst. Growth
310
, 3730
(2008
).21.
D.
Lee
and G.
Chern
, Solid State Commun.
148
, 353
(2008
).22.
G.
Leung
, M.
Vickers
, R.
Yu
, and M.
Blamire
, J. Cryst. Growth
310
, 5282
(2008
).23.
A.
Hamie
, Y.
Dumont
, E.
Popova
, A.
Fouchet
, B.
Warot-Fonrose
, C.
Gatel
, E.
Chikoidze
, J.
Scola
, B.
Berini
, and N.
Keller
, Thin Solid Films
525
, 115
(2012
).24.
L. R.
Bickford
, Phys. Rev.
78
, 449
(1950
).25.
K.
Abe
, Y.
Miyamoto
, and S.
Chikazumi
, J. Phys. Soc. Jpn.
41
, 1894
(1976
).26.
27.
W.
Williams
and T. M.
Wright
, J. Geophys. Res.
103
, 30
–537
, doi: (1998
).28.
J.
de la Figuera
, L.
Vergara
, A. T.
N'Diaye
, A.
Quesada
, and A. K.
Schmid
, Ultramicroscopy
130
, 77
(2013
).29.
A.
Brandlmaier
, S.
Geprägs
, M.
Weiler
, A.
Boger
, M.
Opel
, H.
Huebl
, C.
Bihler
, M. S.
Brandt
, B.
Botters
, D.
Grundler
, R.
Gross
, and S. T. B.
Goennenwein
, Phys. Rev. B
77
, 104445
(2008
).30.
M.
Fonin
, C.
Hartung
, U.
Rüdiger
, D.
Backes
, L.
Heyderman
, F.
Nolting
, A. F.
Rodríguez
, and M.
Klaüi
, J. Appl. Phys.
109
, 07D315
(2011
).31.
P. A. A.
van der Heijden
, J. J.
Hammink
, P. J. H.
Bloemen
, R. M.
Wolf
, M. G.
Van Opstal
, P. J.
Van Der Zaag
, and W. J. M.
De Jonge
, Mater. Res. Soc. Symp. Proc.
384
, 27
(1995
).32.
P. A. A.
van der Heijden
, M. G.
van Opstal
, C. H. W.
Swüste
, P. H. J.
Bloemen
, J. M.
Gaines
, and W. J. M.
de Jonge
, J. Magn. Magn. Mater.
182
, 71
(1998
).33.
L.
McGuigan
, R. C.
Barklie
, R. G. S.
Sofin
, S. K.
Arora
, and I. V.
Shvets
, Phys. Rev. B
77
, 174424
(2008
).34.
K.
Momma
and F.
Izumi
, J. Appl. Crystallogr.
44
, 1272
(2011
).35.
M.
Sanz
, M.
Oujja
, E.
Rebollar
, J. F.
Marco
, J.
de la Figuera
, M.
Monti
, A.
Bollero
, J.
Camarero
, F. J.
Pedrosa
, M.
García-Hernández
, and M.
Castillejo
, Appl. Surf. Sci.
282
, 642
(2013
).36.
J.-B.
Moussy
, J. Phys. D: Appl. Phys.
46
, 143001
(2013
).37.
G. S.
Parkinson
, Z.
Novotný
, P.
Jacobson
, M.
Schmid
, and U.
Diebold
, Surf. Sci.
605
, L42
(2011
).38.
R.
Pentcheva
, W.
Moritz
, J.
Rundgren
, S.
Frank
, D.
Schrupp
, and M.
Scheffler
, Surf. Sci.
602
, 1299
(2008
).39.
R.
Vandenberghe
, C. A.
Barrero
, G. M.
da Costa
, E.
Van San
, and E.
De Grave
, Hyperfine Interact.
126
, 247
(2000
).40.
T.
Fujii
, F. M. F.
de Groot
, G. A.
Sawatzky
, F. C.
Voogt
, T.
Hibma
, and K.
Okada
, Phys. Rev. B
59
, 3195
(1999
).41.
Also antiphase boundaries (APB) are known to coarsen even at temperatures as low as 570 K 51. In the present case, the substrates have been kept at 780 K for many hours, ruling out changes by annealing at a similar temperature.
42.
N.
Rougemaille
and A. K.
Schmid
, Eur. Phys. J. Appl. Phys.
50
, 20101
(2010
).43.
R.
Ramchal
, A. K.
Schmid
, M.
Farle
, and H.
Poppa
, Phys. Rev. B
69
, 214401
(2004
).44.
K.
Grzelakowski
, T.
Duden
, E.
Bauer
, H.
Poppa
, and S.
Chiang
, IEEE Trans. Magn.
30
, 4500
(1994
).45.
T.
Duden
and E.
Bauer
, Rev. Sci. Instrum.
66
, 2861
(1995
).46.
F.
El Gabaly
, S.
Gallego
, M. C.
Muñoz
, L.
Szunyogh
, P.
Weinberger
, C.
Klein
, A. K.
Schmid
, K. F.
McCarty
, and J.
de la Figuera
, Phys. Rev. Lett.
96
, 147202
(2006
).47.
F.
El Gabaly
, K. F.
McCarty
, A. K.
Schmid
, J.
de la Figuera
, M. C.
Muñoz
, L.
Szunyogh
, P.
Weinberger
, and S.
Gallego
, New J. Phys.
10
, 073024
(2008
).48.
P. A. A.
van der Heijden
, P. J. H.
Bloemen
, J. M.
Gaines
, J. T. W. M.
van Eemeren
, R. M.
Wolf
, P. J.
van der Zaag
, and W. J. M.
de Jonge
, J. Magn. Magn. Mater.
159
, L293
(1996
).49.
D. T.
Margulies
, F. T.
Parker
, M. L.
Rudee
, F. E.
Spada
, J. N.
Chapman
, P. R.
Aitchison
, and A. E.
Berkowitz
, Phys. Rev. Lett.
79
, 5162
(1997
).50.
A. R.
Muxworthy
and E.
McClelland
, Geophys. J. Int.
140
, 101
–114
(2000
).51.
W.
Eerenstein
, T. T. M.
Palstra
, T.
Hibma
, and S.
Celotto
, Phys. Rev. B
68
, 014428
(2003
).52.
W.
Eerenstein
, “Spin-dependent transport across anti-phase boundaries in magnetite films
,” Ph.D. thesis (Rijskuniversisteit
, Groningen, 2003
).53.
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
).54.
F. C.
Voogt
, T. T. M.
Palstra
, L.
Niesen
, O. C.
Rogojanu
, M. A.
James
, and T.
Hibma
, Phys. Rev. B
57
, R8107
(1998
).© 2013 AIP Publishing LLC.
2013
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.
