ELECTRONIC AND MAGNETIC STATES OF ULTRA-THIN Fe FILMS

Résumé
Les facteurs structuraux et électroniques qui contribuent au magnétisme de surface du fer ont été étudiés en comparant les résultats de la photoémission des surfaces (100) du Fe c. c. avec ceux des films ultra-minces de Fe c.f.c. épitaxiés par croissance sur des substrats de Cu(100), Cu(110) et Cu(111). Le films c.f.c. de Fe sur les surfaces (100) du Cu sont antiferromagnétigues(1), d 'après des résultats antérieurs, alors qu'ils présentent ordre ferromagnétique avec un moment magnétique local de 0,58 µ_B (2) réduit par rapport à sa valeur de 2,2 µ_B dans le Fe c. c., sur les surfaces (110) et (111) du Cu. L'analyse de la forme des pics de photoémission du Fe c.c. suggère que la levée de la dégénérescence de l'échange de 1'ordre de 2,5 µ_B, est accentuée à la surface et qu'elle donne naissance dans l'état final à des effets d'écran autour des trous électroniques, fonction du spin. Cela montre que les effets d'échange et de corrélation sont importants pour le fer, comme déjà observé pour le nickel(3). Les spectres de photoémission révèlent aussi l'incidence de l'émission à partir des bandes électroniques plates de surface. Ceci masque effectivement tous les effets directs dus aux éléments de la matrice de transition liée aux bandes d de volume. Ces résultats seront discutés : dans le contexte de leur influence sur les effets magnétiques à la surface des métaux ferromagnétiques, et en liaison avec l'importance des corrections de self energie dépendant du spin pour l'analyse des résultats de photoémission.

Abstract
Structural and electronic factors contributing to the surface magnetism of iron have been studied by comparing photoemission results from b.c.c. Fe(100) surfaces with ultra-thin f.c.c.iron films grown epitaxially on Cu(100), Cu(110) and Cu(111) substrates. Previous results have predicted that whereas the f.c.c. films grown on Cu (100) are antiferromagnetic(1), those grown on Cu(100) and Cu(111) are ferromagnetically ordered with a reduced local moment of 0.58 µ_B(2) compared with b.c.c. iron, 2.2 µ_B. Photoemission lineshape analysis of the b.c.c. iron suggests an enhanced exchange splitting at the surface of the order of 2.5 µ_B giving rise to spin-dependent hole-screening effects in the final state i.e., exhange and correlation effects are important in iron, as is observed in nickel(3). The photoemission spectra also reveal the incidence of emission from relatively flat surface states bands which effectively mask any direct-transition matrix element effects from the bulk d-bands(4). These results will be discussed in the context of their relevance for magnetic effects at ferromagnetic metal surfaces, and the importance of spin-dependent self energy corrections in photoemission analysis.