Direct observation of antiferromagnetic domains and field-induced reversal in Pt/Cr2O3/Pt epitaxial trilayers

凝聚态物理 磁化 磁圆二色性 反铁磁性 磁畴 磁矩 材料科学 磁力显微镜 磁滞 消磁场 单一领域 磁场 物理 量子力学 天文 谱线
作者
Kakeru Ujimoto,Hiroki Sameshima,Kentaro Toyoki,Yoshinori Kotani,Takahiro Moriyama,Kohji Nakamura,Ryoichi Nakatani,Yu Shiratsuchi
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:123 (2)
标识
DOI:10.1063/5.0156254
摘要

Antiferromagnet does not show the net magnetization, whereas the finite uncompensated moment can residue at the surface. On the surface of the magnetoelectric antiferromagnet, the finite boundary magnetization can acquire the magnetic response. In this paper, we address the magnetic response of the boundary magnetization in the Pt/magnetoelectric Cr2O3/Pt epitaxial trilayer based on the anomalous Hall effect (AHE) and the soft x-ray magnetic circular dichroism (XMCD). Decreasing the Cr2O3 thickness down to 15 nm, the film acquired the magnetic responsiveness, which manifested as the rectangular hysteresis in the magnetic field dependence of the AHE. The sizable XMCD intensity and the rectangular magnetic field dependence of the XMCD intensity revealed that the magnetic response was attributed to the interfacial Cr moment. The detailed investigation of AHE and XMCD revealed that the domain wall motion dominated the reversal process of the boundary magnetization, which was directly visualized by the scanning XMCD microscope.
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