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Surface magnetization reversal of sputtered CrO2

  • E. Goering EMAIL logo , S. Gold und J. Will
Veröffentlicht/Copyright: 31. Januar 2022
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Abstract

We have investigated the magnetic behavior of semi-metallic CrO2 powder samples as a function of Ar sputtering at low kinetic energy. By the use of X-ray absorption spectroscopy at the O K edge and X-ray magnetic circular dichroism at the Cr L2,3 edges as a function of sputtering time, a strong decrease of the absolute magnetic moment has been observed corresponding to a surface reduction to a Cr2O3- like compound, deduced by chemical shifts in the X-ray absorption spectra. An unexpected change of sign of the Cr L2,3 dichroism signal was found and interpreted by the formation of an antiparallel coupled ferromagnetic top layer. By comparison with epitaxial grown CrO2 films a quantitative estimation of the initial Cr2O3 toplayer thickness is possible.

Abstract

Es wurde das magnetische Verhalten von CrO2-Pulverproben unter Einfluss des Oberflächensputterns mit Ar-Ionen bei niedriger kinetischer Energie untersucht. Durch Röntgen-Absorptionsspektroskopie an der O-K-Kante und mittels magnetischem Röntgen-Zirkular-Dichroismus (XMCD) an den Cr-L2,3-Kanten als Funktion der Sputterzeit konnte ein starke Abnahme des absoluten magnetischen Momentes beobachtet werden, was auf eine Reduktion der Oberfläche zu einer Cr2O3 ähnlichen Verbindung zurückgeführt werden konnte. Diese Reduktion wurde in einer chemischen Verschiebung des Röntgen-Absorptionsspektrums nachgewiesen. Das Cr-L2,3-Spektrum zeigte nach dem Sputtern einen unerwarteten Vorzeichenwechsel, der durch eine zum inneren CrO2 antiparallel orientierte und ferromagnetisch geordnete Oberflächenschicht interpretiert werden konnte. Durch den Vergleich mit epitaktisch gewachsenen Filmen konnte die ursprüngliche Cr2O3-Dicke der Deckschicht der ungesputterteten Probe abgeschätzt werden.


Dr. Eberhard Goering Max-Planck-Institut für Metallforschung Heisenbergstr. 1, D-70569 Stuttgart, Germany Tel.: +49 711 689 1815 Fax: +49 711 689 1912

  1. We would like to thank H. Gundlach for kind user support at BESSY, F. Weigand and J. Geissler for helpful discussions, and A. Fuss for support at the beam time. This work was performed at and supported by BESSY GmbH. Additional financial support by DFG (Schu 964/2-3).

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Received: 2002-02-18
Published Online: 2022-01-31

© 2002 Carl Hanser Verlag, München

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