Tracing magnetic atom diffusion with annealing at the interface between CoMn alloy and MnGa layer by X-ray magnetic circular dichroism

X線磁気円二色性によるCoMn合金とMnGa層の界面における熱処理に伴う磁性原子の拡散の追跡

岡林 潤*; 鈴木 和也; 水上 成美*

Okabayashi, Jun*; Suzuki, Kazuya; Mizukami, Shigemi*

アニールによるCoMn合金とMnGa層の界面での磁気原子の拡散をX線磁気円二色性(XMCD)解析を用いて調べた。その結果、成長直後の状態ではbcc CoMnのスピンは垂直磁化MnGa層のスピンと平行に結合しているが、熱処理により界面磁気結合がCoの反強磁性に変化することがわかった。各吸収端における元素別のヒステリシス曲線から、MnGaとの交換結合を介してMnとCoに大きな保磁力場があることが判明した。熱処理後のXMCDスペクトル線形状の変化からMnとCoMnGa層の形成を促進する界面反応に関連していることが透過型電子顕微鏡の分析から推測された。Mn原子の界面拡散は、MnとCoサイトの磁気交換結合を変調させ、垂直磁化の方向を反転させることがわかった。

The magnetic atom diffusion at the interface between CoMn alloy and MnGa layer with annealing is studied using X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) analysis. We found that the spins in bcc CoMn are coupled parallel to those in perpendicularly magnetized MnGa layer under the as-grown conditions, while the post annealing modulates the interfacial magnetic coupling to antiferromagnetic in Co. The elementspecific hysteresis curves at each absorption edge revealed the large coercive fields in Mn and Co through the exchange coupling with MnGa. After the annealing process, the changes of XMCD spectral line shapes are related to the interfacial reactions promoting the formation of Mn and CoMnGa layers, which is deduced from the analysis oftransmission electron microscopy. The interfacial diffusion of Mn atoms modulates the magnetic exchange coupling between Mn and Co sites and reverses the direction of perpendicular magnetization.