We performed X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) photoemission electron microscopy imaging to reveal the magnetic domain structure of anti-perovskite nitride Co3FeN exhibiting a negative spin polarization. In square and disc patterns, we systematically and quantitatively determined the statistics of the stable states as a function of geometry. By direct imaging during the application of a magnetic field, we revealed the magnetic reversal process in a spatially resolved manner. We compared the hysteresis on the continuous area and the square patterns from the magnetic field-dependent XMCD ratio, which can be explained as resulting from the effect of the shape anisotropy, present in nanostructured thin films.

1.
J.
Åkerman
,
Science
308
,
508
(
2005
).
2.
S. A.
Wolf
,
D. D.
Awschalom
,
R. A.
Buhrman
,
J. M.
Daughton
,
S.
von Molnár
,
M. L.
Roukes
,
A. Y.
Chtchelkanova
, and
D. M.
Treger
,
Science
294
,
1488
(
2001
).
3.
S. S. P.
Parkin
,
M.
Hayashi
, and
L.
Thomas
,
Science
320
,
190
(
2008
).
4.
S.
Bohlens
,
B.
Krüger
,
A.
Drews
,
M.
Bolte
,
G.
Meier
, and
D.
Pfannkuche
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
142508
(
2008
).
5.
S.
Kokado
,
N.
Fujima
,
K.
Harigaya
,
H.
Shimizu
, and
A.
Sakuma
,
Phys. Rev. B
73
,
172410
(
2006
).
6.
A.
Narahara
,
K.
Ito
,
T.
Suemasu
,
Y. K.
Takahashi
,
A.
Ranajikanth
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
94
,
202502
(
2009
).
7.
K.
Sunaga
,
M.
Tsunoda
,
K.
Komagaki
,
Y.
Uehara
, and
M.
Takahashi
,
J. Appl. Phys.
102
,
013917
(
2007
).
8.
K.
Ito
,
K.
Kabara
,
T.
Sanai
,
K.
Toko
,
Y.
Imai
,
M.
Tsunoda
, and
T.
Suemasu
,
J. Appl. Phys.
116
,
053912
(
2014
).
9.
Y.
Takahashi
,
Y.
Imai
, and
T.
Kumagai
,
J. Magn. Magn. Mater.
323
,
2941
(
2011
).
10.
H.
Sakakibara
,
H.
Ando
,
T.
Miyawaki
,
K.
Ueda
, and
H.
Asano
,
IEEE Trans. Magn.
50
,
2600404
(
2014
).
11.
S.
Kokado
,
M.
Tsunoda
,
K.
Harigaya
, and
A.
Sakuma
,
J. Phys. Soc. Jpn.
81
,
024705
(
2012
).
12.
Y.
Sakuraba
,
S.
Kokado
,
Y.
Hirayama
,
T.
Furubayashi
,
H.
Sukegawa
,
S.
Li
,
Y. K.
Takahashi
, and
K.
Hono
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
172407
(
2014
).
13.
H.
Sakakibara
,
H.
Ando
,
Y.
Kuroki
,
S.
Kawai
,
K.
Ueda
, and
H.
Asano
,
J. Appl. Phys.
117
,
17D725
(
2015
).
14.
A.
Hubert
and
R.
Schäfer
,
Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures
(
Springer-Verlag
,
Berlin, Heidelberg
,
1998
).
15.
M.
Kläui
and
C. A. F.
Vaz
, in
Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials
, edited by
H.
Kronmüller
and
S. S. P.
Parkin
(
Wiley & Sons
,
New York
,
2007
), Vol.
2
.
16.
S.
Finizio
,
A.
Kronenberg
,
M.
Vafaee
,
M.
Foerster
,
K.
Litzius
,
A.
de Lucia
,
T. O.
Menteş
,
L.
Aballe
,
B.
Krüger
,
M.
Jourdan
, and
M.
Kläui
,
New J. Phys.
17
,
083030
(
2015
).
17.
B. K.
Mahato
,
S.
Choudhury
,
R.
Mandal
,
S.
Barman
,
Y.
Otani
, and
A.
Barman
,
J. Appl. Phys.
117
,
213909
(
2015
).
18.
R. P.
Cowburn
,
A. O.
Adeyeye
, and
M. E.
Welland
,
Phys. Rev. Lett.
81
,
5414
(
1998
).
19.
R. P.
Cowburn
,
D. K.
Koltsov
,
A. O.
Adeyeye
, and
M. E.
Welland
,
Europhys. Lett.
48
,
221
(
1999
).
20.
L.
Le Guyader
,
A.
Kleibert
,
A. F.
Rodríguez
,
S. EI.
Moussaoui
,
A.
Balan
,
M.
Buzzi
,
J.
Raabe
, and
F.
Nolting
,
J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
185
,
371
(
2012
).
21.
F.
Kronast
,
J.
Schlichting
,
F.
Radu
,
S. K.
Mishra
,
T.
Noll
, and
H. A.
Dürr
,
Surf. Interface Anal.
42
,
1532
(
2010
).
22.
E. C.
Stoner
and
E. P.
Wohlfarth
,
Philos. Trans. R. Soc. London A
240
,
599
(
1948
).
23.
T.
Miyawaki
,
M.
Foerster
,
S.
Finizio
,
C. A. F.
Vaz
,
M.-A.
Mawass
,
K.
Inagaki
,
N.
Fukatani
,
L.
Le Guyader
,
F.
Nolting
,
K.
Ueda
,
H.
Asano
, and
M.
Kläui
,
J. Appl. Phys.
114
,
073905
(
2013
).
24.
M. S.
Gabor
,
T.
Petrisor
, Jr.
,
C.
Tiusan
,
M.
Hehn
, and
T.
Petrisor
,
Phys. Rev. B
84
,
134413
(
2011
).
25.
J. L.
Costa-Krämer
,
D. M.
Borsa
,
J. M.
García-Martín
,
M. S.
Martín-González
,
D. O.
Boerma
, and
F.
Briones
,
Phys. Rev. B
69
,
144402
(
2004
).
26.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4948699 for regarding the calculated 2D vector map.
27.
C. A. F.
Vaz
,
J.
Rhensius
,
J.
Heidler
,
P.
Wohlhüter
,
A.
Bisig
,
H. S.
Körner
,
T. O.
Mentes
,
A.
Locatelli
,
L.
Le Guyader
,
F.
Nolting
,
T.
Graf
,
C.
Felser
,
L. J.
Heyderman
, and
M.
Kläui
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
182510
(
2011
).
28.
Smaller Ms of the nanostructured elements than the continuous area might indicate that patterning the film affects the stoichiometry and therefore, affect the saturated magnetization.
29.
J.
Yu
,
U.
Rüdiger
,
A. D.
Kent
,
L.
Thomas
, and
S. S. P.
Parkin
,
Phys. Rev. B
60
,
7352
(
1999
).
30.
M.
Hehn
,
K.
Ounadjela
,
J. P.
Bucher
,
F.
Rousseaux
,
D.
Decanini
,
B.
Bartenlian
, and
C.
Chappert
,
Science
272
,
1782
(
1996
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.