First-principles investigation of the very large perpendicular magnetic anisotropy at Fe | MgO and Co | MgO interfaces
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Abstract
The perpendicular magnetic anisotropy (PMA) arising at the interface between ferromagnetic transition metals and metallic oxides was investigated via first-principles calculations. In this work very large values of PMA, up to 3 erg/cm${}^{2}$, at Fe$|$MgO interfaces are reported, in agreement with recent experiments. The origin of PMA is attributed to overlap between O-${p}_{z}$ and transition metal ${d}_{{z}^{2}}$ orbitals hybridized with ${d}_{xz(yz)}$ orbitals with stronger spin-orbit coupling-induced splitting around the Fermi level for perpendicular magnetization orientation. Furthermore, it is shown that the PMA value weakens in the case of over- or underoxidation due to the fact that oxygen ${p}_{z}$…
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- 17.60
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Authors
6- HYHongxin YangCorresponding
CEA Grenoble, Université Grenoble Alpes, Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut Nanosciences et Cryogénie, Spintronique et Technologie des Composants, Institut polytechnique de Grenoble, Université Joseph Fourier
- MCMairbek Chshiev
Université Grenoble Alpes, Institut Nanosciences et Cryogénie, Institut polytechnique de Grenoble, Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, CEA Grenoble, Spintronique et Technologie des Composants, Centre National de la Recherche Scientifique, Université Joseph Fourier
- BDB. Diény
Université Grenoble Alpes, Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, Centre National de la Recherche Scientifique, Institut Nanosciences et Cryogénie, Institut polytechnique de Grenoble, CEA Grenoble, Spintronique et Technologie des Composants, Université Joseph Fourier
- JHJ. H. Lee
Institut polytechnique de Grenoble, Université Grenoble Alpes, Korea Institute of Science and Technology, Université Joseph Fourier, Spintronique et Technologie des Composants, Centre National de la Recherche Scientifique, CEA Grenoble, Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, Institut Nanosciences et Cryogénie
- AMAurélien Manchon
Université Joseph Fourier, Université Grenoble Alpes, Spintronique et Technologie des Composants, Institut polytechnique de Grenoble, Institut Nanosciences et Cryogénie, King Abdullah University of Science and Technology, CEA Grenoble, Commissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives, Centre National de la Recherche Scientifique
Topics & keywords
- Condensed matter physics
- Atomic orbital
- Orientation (vector space)
- Anisotropy
- Transition metal
- Ferromagnetism
- Coupling (piping)
- Magnetization