[Pt(1.5 nm)/Co(tCo)/W(1.5 nm)]N multilayers of different Co thicknesses (tCo) and number of repeats (N) have been grown by sputtering on Si substrates, and their magnetic properties have been studied. The x-ray reflectivity has been used to measure thicknesses of each layer as well as their roughness. The dependence of the magnetic moment on tCo and N (as determined by vibrating sample magnetometry) indicates the existence of a magnetic dead layer, which increases with N and reaches its maximum values for N ≥ 3. A similar N dependence of the magnetization at saturation is found. Ferromagnetic resonance and Brillouin light scattering have been used to investigate perpendicular magnetic anisotropy, damping, and interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction (iDMI) vs Co thickness and the number of Pt/Co/W sequence repeats. We show that these parameters result from interface contributions that vary in a similar way with N, confirming that the first two Pt/Co/W trilayers are of lower quality. We thus conclude that for these systems, the increase of N improves the quality of interfaces and the volume of the stack, leading to the enhancement of the magnetic properties. Moreover, the measured weak iDMI constant, even for the higher N values, suggests that most probably, this iDMI results mainly from the Pt/Co interfaces.

1.
I. E.
Dzialoshinskii
,
Sov. Phys. JETP
5
,
1259
(
1957
).
3.
S. S. P.
Parkin
,
M.
Hayashi
, and
L.
Thomas
,
Science
320
,
190
(
2008
).
4.
S.
Mangin
,
D.
Ravelosona
,
J. A.
Katine
,
M. J.
Carey
,
B. D.
Terris
, and
E. E.
Fullerton
,
Nat. Mater.
5
,
210
(
2006
).
5.
J.-M. L.
Beaujour
,
J. H.
Lee
,
A. D.
Kent
,
K.
Krycka
, and
C.-C.
Kao
,
Phys. Rev. B
74
,
214405
(
2006
).
6.
R.
Sbiaa
,
S. Y. H.
Lua
,
R.
Law
,
H.
Meng
,
R.
Lye
, and
H. K.
Tan
,
J. Appl. Phys.
109
,
07C707
(
2011
).
7.
N.
Inaba
,
Y.
Uesaka
,
A.
Nakamura
,
M.
Futamoto
,
Y.
Sugita
, and
S.
Narishige
,
IEEE Trans. Magn.
33
,
2989
(
1997
).
8.
C.
Moreau-Luchaire
,
C.
Moutafis
,
N.
Reyren
,
J.
Sampaio
,
C. A. F.
Vaz
,
N.
Van Horne
,
K.
Bouzehouane
,
K.
Garcia
,
C.
Deranlot
,
P.
Warnicke
,
P.
Wohlhüter
,
J.-M.
George
,
M.
Weigand
,
J.
Raabe
,
V.
Cros
, and
A.
Fert
,
Nat. Nanotech.
11
,
444
(
2016
).
9.
S.
Woo
,
K.
Litzius
,
B.
Krüger
,
M.-Y.
Im
,
L.
Caretta
,
K.
Richter
,
M.
Mann
,
A.
Krone
,
R. M.
Reeve
,
M.
Weigand
,
P.
Agrawal
,
I.
Lemesh
,
M.-A.
Mawass
,
P.
Fischer
,
M.
Kläui
, and
G. S. D.
Beach
,
Nat. Mater.
15
,
501
506
(
2016
).
10.
O.
Boulle
,
J.
Vogel
,
H.
Yang
,
S.
Pizzini
,
D.
de Souza Chaves
,
A.
Locatelli
,
T. O.
Menteş
,
A.
Sala
,
L. D.
Buda-Prejbeanu
 et al.,
Nat. Nanotech.
11
,
449
454
(
2016
).
11.
A.
Soumyanarayanan
,
M.
Raju
,
A. L.
Gonzalez Oyarce
,
A. K. C.
Tan
,
M.-Y.
Im
,
A. P.
Petrović
,
P.
Ho
,
K. H.
Khoo
,
M.
Tran
,
C. K.
Gan
,
F.
Ernult
, and
C.
Panagopoulos
,
Nat. Mat.
16
,
898
(
2017
).
12.
L.
Camosi
,
S.
Rohart
,
O.
Fruchart
,
S.
Pizzini
,
M.
Belmeguenai
,
Y.
Roussigné
,
A.
Stashkevich
,
S. M.
Cherif
,
L.
Ranno
,
M.
de Santis
, and
J.
Vogel
,
Phys. Rev. B
95
,
214422
(
2017
).
13.
X.
Ma
,
G.
Yu
,
C.
Tang
,
X.
Li
,
C.
He
,
J.
Shi
,
K. L.
Wang
, and
X.
Li
,
Phys. Rev. Lett.
120
,
157204
(
2018
).
14.
A.
Manchon
and
A.
Belabbes
,
Solid State Phys.
68
,
1
(
2017
).
15.
M.
Belmeguenai
,
H.
Tuzcuoglu
,
M. S.
Gabor
,
T.
Petrisor
, Jr.
,
C.
Tiusan
,
D.
Berling
,
F.
Zighem
,
T.
Chauveau
,
S. M.
Chérif
, and
P.
Moch
,
Phys. Rev. B
87
,
184431
(
2013
).
16.
M.
Belmeguenai
,
M. S.
Gabor
,
Y.
Roussigné
,
A.
Stashkevich
,
S. M.
Chérif
,
F.
Zighem
, and
C.
Tiusan
,
Phys. Rev. B
93
,
174407
(
2016
).
17.
H.
Honjo
,
S.
Ikeda
,
H.
Sato
,
K.
Nishioka
,
T.
Watanabe
,
S.
Miura
,
T.
Nasuno
,
Y.
Noguchi
,
M.
Yasuhira
,
T.
Tanigawa
,
H.
Koike
,
H.
Inoue
,
M.
Muraguchi
,
M.
Niwa
,
H.
Ohno
, and
T.
Endoh
,
IEEE Trans. Magn.
53
,
2501604
(
2017
).
18.
M.
Spasova
,
U.
Wiedwald
,
R.
Ramchal
,
M.
Farle
,
M.
Jergel
,
E.
Majkova
,
S.
Luby
, and
R.
Senderak
,
Phys. Status Solidi B
225
,
449
(
2001
).
19.
M.
Belmeguenai
,
Y.
Roussigné
,
S. M.
Chérif
,
A.
Stashkevich
,
T.
Petrisor
, Jr.
,
M.
Nasui
, and
M. S.
Gabor
,
J. Phys. D Appl. Phys.
52
,
125002
(
2019
).
20.
A. G.
Kolesnikov
,
A. V.
Ognev
,
M. E.
Stebliy
,
L. A.
Chebotkevich
,
A. V.
Gerasimenko
, and
A. S.
Samardak
,
J. Magn. Magn. Mater.
454
,
78
(
2018
).
21.
A. K.
Petford-Long
,
P. J.
Grundy
, and
J. P.
Jakubovics
,
IEEE Trans. Magn.
26
,
2733
(
1990
).
22.
G. G.
Scott
and
H. W.
Sturner
,
Phys. Rev.
184
,
490
(
1969
).
23.
M.
Belmeguenai
,
Y.
Roussigné
,
H.
Bouloussa
,
S. M.
Chérif
,
A.
Stashkevich
,
M.
Nasui
,
M. S.
Gabor
,
A.
Mora-Hernández
,
B.
Nicholson
,
O.-O.
Inyang
,
A. T.
Hindmarch
, and
L.
Bouchenoire
,
Phys. Rev. Appl.
9
,
044044
(
2018
).
24.
W. B.
Zeper
,
F. J. A. M.
Greidanus
,
P. F.
Carcia
, and
C. R.
Fincher
,
J. Appl. Phys.
65
,
4971
(
1989
).
25.
C.-J.
Lin
,
G. L.
Gorman
,
C. H.
Lee
,
R. F. C.
Farrow
,
E. E.
Marinero
,
H. V.
Do
,
H.
Notarys
, and
C. J.
Chien
,
J. Magn. Magn. Mater.
93
,
194
(
1991
).
26.
M. T.
Johnson
,
P. J. H.
Bloemenz
,
F. J. A.
den Broeder
, and
J. J.
de Vries
,
Rep. Prog. Phys.
59
,
1409
(
1996
).
27.
S.
Bandiera
,
R. C.
Sousa
,
B.
Rodmacq
, and
B.
Dieny
,
IEEE Magn. Lett.
2
,
3000504
(
2011
).
28.
M.
Bersweiler
,
K.
Dumesnil
,
D.
Lacour
, and
M.
Hehn
,
J. Phys. Condens. Matter
28
,
336005
(
2016
).
29.
H.
Bouloussa
,
R.
Ramaswamy
,
Y.
Roussigné
,
A.
Stashkevich
,
H.
Yang
,
M.
Belmeguenai1
, and
S. M.
Chérif
,
J. Phys. D Appl. Phys.
52
,
055001
(
2019
).
30.
X.
Ma
,
G.
Yu
,
S. A.
Razavi
,
L.
Chang
,
L.
Deng
,
Z.
Chu
,
C.
He
,
K. L.
Wang
, and
X.
Li
,
Phys. Rev. B
98
,
104428
(
2018
).
31.
S.
Pal
,
B.
Rana
,
O.
Hellwig
,
T.
Thomson
, and
A.
Barman
,
Appl. Phys. Lett.
98
,
082501
(
2011
).
32.
M.
Tokaç
,
S. A.
Bunyaev
,
G. N.
Kakazei
,
D. S.
Schmool
,
D.
Atkinson
, and
A. T.
Hindmarch
,
Phys. Rev. Lett.
115
,
056601
(
2015
).
33.
T.
Devolder
,
P.-H.
Ducrot
,
J.-P.
Adam
,
I.
Barisic
,
N.
Vernier
,
J.-V.
Kim
,
B.
Ockert
, and
D.
Ravelosona
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
022407
(
2013
).
34.
F. D.
Czeschka
,
L.
Dreher
,
M. S.
Brandt
,
M.
Weiler
,
M.
Althammer
,
I.-M.
Imort
,
G.
Reiss
,
A.
Thomas
,
W.
Schoch
,
W.
Limmer
,
H.
Huebl
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Phys. Rev. Lett.
107
,
046601
(
2011
).
35.
D.
Jhajhria
,
N.
Behera
,
D. K.
Pandya
, and
S.
Chaudhary
,
Phys. Rev. B
99
,
014430
(
2019
).
36.
D.-J.
Kim
,
I. S.
Kim
,
S.-Y.
Park
,
K.-D.
Lee
, and
B.-G.
Park
,
Curr. Appl. Phys.
14
,
1344
(
2014
).
37.
H.
Bouloussa
,
Y.
Roussigné
,
M.
Belmeguenai
,
A.
Stashkevich
,
S. M.
Chérif
,
J.
Yu
, and
H.
Yang
,
Phys. Rev. B
98
,
024428
(
2018
).
38.
T.
Lin
,
H.
Liu
,
S.
Poellath
,
Y.
Zhang
,
B.
Ji
,
N.
Lei
,
J. J.
Yun
,
L.
Xi
,
D. Z.
Yang
,
T.
Xing
,
Z. L.
Wang
,
L.
Sun
,
Y. Z.
Wu
,
L. F.
Yin
,
W. B.
Wang
,
J.
Shen
,
J.
Zweck
,
C. H.
Back
,
Y. G.
Zhang
, and
W. S.
Zhao
,
Phys. Rev. B
98
,
174425
(
2018
).
39.
Y.-K.
Park
,
D.-Y.
Kim
,
J.-S.
Kim
,
Y.-S.
Nam
,
M.-H.
Park
,
H.-C.
Choi
,
B.-C.
Min
, and
S.-B.
Choe
,
NPG Asia Mater.
10
,
995
(
2018
).
You do not currently have access to this content.