Journal of the Korean Magnetics Society (한국자기학회지)

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Magnetism of Fe Monolayers on Nonmagnetic fcc Transition Metal (Cu, Rh, Pd, and Ag) (001) Surfaces

면심입방 금속(Cu, Rh, Pd, Ag) (001) 표면 위의 철 단층의 자성

  • Published : 2009.10.31
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Abstract

It is well-known that a meta-stable fcc bulk Fe has an antiferromagnetic (AFM) ground state and could be synthesized by growing Fe on a proper fcc metal substrate. In this study magnetism of Fe monolayers on nonmagnetic fcc transition metal (Cu, Rh, Pd, and Ag) (001) surfaces has been investigated using the all-electron full-potential linearized augmented plane wave method. The Fe monolayers on Rh(001) and Pd(001) surfaces were calculated to be stabilized in an AFM state, whereas the Fe monlayers on Cu(001) and Ag(001) surfaces are stabilized in a ferromagnetic (FM) state. Noting that Cu and Ag have the smallest and largest lattice constants and the fcc bulk Fe with a larger lattice constant is getting stabilized in a ferromagnetic state, it is unexpectable and interesting. The calculated magnetic moments of the Fe atoms on Cu, Rh, Pd, and Ag(001) surfaces are 2.811, 2.945, 2.987, and 2.990 $_{{\mu}B}$ in FM states and 2.624, 2.879, 2.922, and 3.001 $_{{\mu}B}$ in AFM states.

준안정 상태인 덩치 fcc Fe는 반강자성 상태가 기저 상태인 것으로 알려져 있고 적절한 fcc 금속 표면 위에 fcc Fe를 성장시킬 수 있음이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 fcc 금속 (001) 표면 위의 Fe 원자층의 자성을 연구하기 위해 Cu(001), Rh(001), Pd(001), Ag(001) 표면 위의 Fe 단층의 자성을 제일원리계산 방법 중 자성 연구에 가장 적합한 총퍼텐셜선형보강평면파(fullpotential linearized augmented plane wave; FLAPW) 방법을 사용하여 연구하였다. 고려한 계 중에서 2차원 격자상수가 가장 작은 Cu(001) 표면과 가장 큰 Ag(001) 표면 위의 Fe 단층은 강자성이 비교적 큰 에너지 차이로 Fe-fcc 금속 층간 거리에 관계없이 안정적이었고, 중간 크기의 2차원 격자상수를 가진 Rh(001)과 Pd(001) 표면 위의 Fe 단층은 반강자성 상태가 안정적이었으나, 층간 거리가 커짐에 따라 강자성 상태가 안정적일 수도 있는 것으로 계산되었다. 계산된 자기모멘트는 1Fe/Cu(001), 1Fe/Rh(001), 1Fe/Pd(001), 1Fe/Ag(001)의 강자성 상태에서 2.811, 2.945, 2.987, 2.990 $_{{\mu}B}$이었고, 반강자성 상태에서는 2.624, 2.879, 2.922, 3.001 $_{{\mu}B}$이었다.

Keywords

References

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