Cu/FePt/MgO多层体系的结构和磁性研究

韩小翠

摘要：采用密度泛函理论（DFT）在广义梯度近似（GGA）下的平面波赝势方法，研究了Cu/FePt/MgO体系的晶体结构和磁性。通过几何优化得到了多层体系的晶格常数、电子和自旋分布以及磁矩的大小。分析了界面处Fe原子、O原子和Cu原子的杂化情况，发现Fe-O相互作用比Fe-Cu相互作用更强。

关键词：Cu/FePt/MgO多层体系；密度泛函理论；晶体结构；磁性

中图分类号：TB3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）03-0242-01

随着现代信息技术的迅猛发展，特别是大数据、云存储等新概念的兴起，业界对高密度、大容量的磁记录器件的需求越来越强烈，超高密度磁记录存储材料的研究成为目前人们孜孜不倦的探求课题。在众多磁记录存储材料介质中，L10有序面心四方（fct）结构的FePt二元合金薄膜材料具有高达7×107 ergs/cm3的单轴磁各向异性能（MAE）和高矫顽力，这使它 在高密度磁存储介质材料方面有着廣阔的应用前景[1]。

实验上已经得出，MgO对于 FePt（001）薄膜的形成很有利，它可以提供面外各向异性从而减小面内变体。为增强FePt薄膜的磁各向异性能，前人进行了大量的研究，发现在FePt/MgO结构上盖帽能实现MAE的明显增强。所以在本文中，我们主要对Cu/FePt/MgO多层体系层间距、磁矩和界面杂化情况进行计算和分析。

1 计算方法

在计算过程中，我们采用了3层MgO、9层L10-FePt和5层Cu（001），其结构如图1所示，面内晶格常数固定为，其中a=3.89?为FePt块体的面内晶格常数。所有计算采用基于密度泛函理论（DFT）的VASP软件包，在基于广义梯度近似（GGA）的PBE交换能泛函的基础上进行。计算采取三步进行，即结构优化、静态计算和SOC非自洽计算，其中k点为 10×10×1 ，截断能为500eV，能量收敛标准为10-6 eV。……