Die magnetischen Eigenschaften kleiner deponierter Eisencluster wurden auf einer ultradünnen Ni/Cu(100)-Unterlage mit zirkular polarisierter Synchrotronstrahlung untersucht. Die Ausrichtung der Cluster erfolgt über Austauschkopplung an die senkrecht zur Probenoberfläche remanent magnetisierte Ni/Cu(100)-Schicht. Alle untersuchten Cluster koppeln ferromagnetisch an die Unterlage.
Mit Hilfe von Summenregeln des zirkularen magnetischen Röntgendichroismus wurden aus den gemessenen Absorptionsspektren der Cluster magnetische Bahn- und Spinmomente sowie deren Verhältnisse bestimmt. Im Verhältnis von Bahn- zu Spinmoment zeigen sich starke clustergrößenabhängige Variationen, die einer deutlichen Größenabhängigkeit des magnetischen Bahnmoments zugeschrieben werden können. Sowohl Bahn- als auch Spinmomente sind gegenüber den Festkörperwerten erhöht, was auf die reduzierte Koordination der Clusteratome zurückgeführt werden kann. Die Erhöhung der Bahnmomente ist dabei deutlich stärker als die der Spinmomente.
Insgesamt resultieren die magnetischen Momente der deponierten Cluster aus dem Wechselspiel von clusterspezifischen Eigenschaften auf der einen und der starken Cluster-Substrat-Wechselwirkung auf der anderen Seite, so dass die größenabhängigen Variationen der Bahn- und Spinmomente nach der Deposition durch den Kontakt mit der Oberfläche modifiziert sind.
The size dependent magnetic properties of small iron clusters deposited on ultrathin Ni/Cu(100) films have been studied with circularly polarised synchrotron radiation. For X-ray magnetic circular dichroism studies, the magnetic moments of size selected clusters were aligned perpendicular to the sample surface. Exchange coupling of the clusters to the ultrathin Ni/Cu(100) film determines the orientation of their magnetic moments. All clusters are coupled ferromagnetically to the underlayer.
With the use of sum rules, orbital and spin magnetic moments as well as their ratios have been extracted from X-ray magnetic circular dichroism spectra. The ratio of orbital to spin magnetic moments varies considerably as a function of cluster size, reflecting the dependence of magnetic properties on cluster size and geometry. These variations can be explained in terms of a strongly size dependent orbital moment. Both orbital and spin magnetic moments are significantly enhanced in small clusters as compared to bulk iron, although this effect is more pronounced for the spin moment.
Magnetic properties of deposited clusters are governed by the interplay of cluster specific properties on the one hand and cluster-substrate interactions on the other hand. Size dependent variations of magnetic moments are modified upon contact with the substrate.