Structure, morphology, and magnetic properties of Fe nanoparticles deposited onto single-crystalline surfaces

Beilstein Journal of Nanotechnology

Volumn 2, Issue 1, 2011, Pages 47-56

  Kleibert, Armin ^a   Rosellen, Wolfgang ^b   Getzlaff, Mathias ^b   Bansmann, Joachim ^c  

^a PAUL SCHERRER INSTITUTE   (Switzerland)

^b HEINRICH HEINE UNIVERSITY   (Germany)

^c UNIVERSITY OF ULM   (Germany)

Author keywords

Epitaxy; Iron; Magnetic nanoparticles; Ni(111); RHEED; Spontaneous self alignment; STM; W(110); XMCD

Indexed keywords

BULK IRON; BULK MATERIALS; CHEMICAL ENVIRONMENT; CLUSTER GROWTH; CRITICAL SIZE; CRYSTALLOGRAPHIC ORIENTATIONS; CRYSTALLOGRAPHIC STRUCTURE; DEPOSITION KINETICS; EPITAXIAL ALIGNMENT; GROWTH MODES; LARGE LATTICE MISMATCH; MAGNETIC ANISOTROPY ENERGY; MAGNETIC BEHAVIOR; MAGNETIC EXCHANGE; MAGNETIC NANOPARTICLES; MAGNETIC NANOSTRUCTURES; MAGNETIC PHENOMENA; MAGNETIC SPIN; MASS-FILTERED; ORBITAL MOMENT; PREPARATION METHOD; RANDOM DEPOSITION; RANDOM PARTICLE ORIENTATION; REORIENTATION PROCESS; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY (STM); SELF ALIGNMENT; SELF-ORGANIZATIONS; SINGLE CRYSTALLINE SUBSTRATES; SINGLE-CRYSTALLINE; SIZE RANGES; SOFT-LANDING CONDITIONS; SPIN MOMENTS; SPONTANEOUS PROCESS; STM; SUPPORTED CLUSTERS; UNIFORM INTERFACE; X-RAY MAGNETIC CIRCULAR DICHROISM; XMCD;

ALIGNMENT; CRYSTALLINE MATERIALS; DICHROISM; EPITAXIAL GROWTH; GROWTH KINETICS; IRON; KINETICS; LANDING; LATTICE MISMATCH; LIGHT REFLECTION; MAGNETIC ANISOTROPY; MAGNETIC BUBBLES; MORPHOLOGY; NANOPARTICLES; PARTICLE SIZE; REACTION KINETICS; REFLECTION HIGH ENERGY ELECTRON DIFFRACTION; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; SPECTROSCOPY; STRUCTURAL PROPERTIES; SUBSTRATES; THERMODYNAMICS; TUNGSTEN;

NANOMAGNETICS;

EID: 79952407616     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.3762/bjnano.2.6     Document Type: Article

References (68)

1. Bansmann, J.; Baker, S. H.; Binns, C.; Blackman, J. A.; Bucher, J.-P.; Dorantes-Dávila, J.; Dupuis, V.; Favre, L.; Kechrakos, D.; Kleibert, A.; Meiwes-Broer, K.-H.; Pastor, G. M.; Perez, A.; Toulemonde, O.; Trohidou, K. N.; Tuaillon, J.; Xie, Y. Surf. Sci. Rep. 2005, 56, 189. doi:10.1016/j.surfrep.2004.10.001
2. Huber, D. L. Small 2005, 1, 482. doi:10.1002/smll.200500006
3. Meiwes-Broer, K.-H. Clusters on surfaces; Springer-Verlag: Berlin, 2000.
4. Hütten, A.; Sudfeld, D.; Ennen, I.; Reiss, G.; Wojczykowski, K.; Jutzi, P. J. Magn. Magn. Mater. 2005, 293, 93. doi:10.1016/j.jmmm.2005.01.048
5. Billas, I. M. L.; Châtelain, A.; de Heer, W. A. Science 1994, 265, 1682. doi:10.1126/science.265.5179.1682
6. Cox, A. J.; Louderback, J. G.; Bloomfield, L. A. Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 923. doi:10.1103/PhysRevLett.71.923
7. Bruno, P. Phys. Rev. B 1989, 39, 865. doi:10.1103/PhysRevB.39.865
8. Aharoni, A. Introduction to the Theory of Ferromagnetism; Oxford University Press: Oxford, 2000.
9. Tischer, M.; Hjortstam, O.; Arvanitis, D.; Dunn, J. H.; May, F.; Baberschke, K.; Trygg, J.; Wills, J. M.; Johansson, B.; Eriksson, O. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 1602. doi:10.1103/PhysRevLett.75.1602
10. Šipr, O.; Košuth, M.; Ebert, H. Phys. Rev. B 2004, 70, 174423. doi:10.1103/PhysRevB.70.174423
11. Edmonds, K. W.; Binns, C.; Baker, S. H.; Thornton, S. C.; Norris, C.; Goedkoop, J. B.; Finazzi, M.; Brookes, N. B. Phys. Rev. B 1999, 60, 472. doi:10.1103/PhysRevB.60.472
12. Lau, J. T.; Föhlisch, A.; Nietubyc, R.; Reif, M.; Wurth, W. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 057201. doi:10.1103/PhysRevLett.89.057201
13. Kortright, J. B.; Awschalon, D. D.; Stöhr, J.; Bader, S. D.; Idzerda, Y. U.; Parkin, S. S. P.; Schuller, I. K.; Siegmann, H.-C. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 207, 7. doi:10.1016/S0304-8853(99)00485-0
14. Dürr, H. A.; Eimüller, T.; Elmers, H.-J.; Eisebitt, S.; Farle, M.; Kuch, W.; Matthes, F.; Martins, M.; Mertins, H.-C.; Oppeneer, P. M.; Plucinski, L.; Schneider, C. M.; Wende, H.; Wurth, W.; Zabel, H. IEEE Trans. Magn. 2009, 45, 15. doi:10.1109/TMAG.2008.2006667
15. Kodama, R. H. J. Magn. Magn. Mater. 1999, 200, 359. doi:10.1016/S0304-8853(99)00347-9
16. Boeglin, C.; Bulou, H.; Hommet, J.; Le Cann, X.; Magnan, H.; Le Fèvre, P.; Chandesris, D. Phys. Rev. B 1999, 60, 4220. doi:10.1103/PhysRevB.60.4220
17. Burkert, T.; Nordström, L.; Eriksson, O.; Heinonen, O. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 027203. doi:10.1103/PhysRevLett.93.027203
18. Andersson, G.; Burkert, T.; Warnicke, P.; Björck, M.; Sanyal, B.; Chacon, C.; Zlotea, C.; Nordström, L.; Nordblad, P.; Eriksson, O. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 037205. doi:10.1103/PhysRevLett.96.037205
19. Winkelmann, A.; Przybylski, M.; Luo, F.; Shi, Y.; Barthel, J. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 257205. doi:10.1103/PhysRevLett.96.257205
20. Bansmann, J.; Kleibert, A.; Getzlaff, M.; Fraile Rodríguez, A.; Nolting, F.; Boeglin, C.; Meiwes-Broer, K.-H. Phys. Status Solidi B 2010, 247, 1152. doi:10.1002/pssb.200945516
21. Sun, S.; Murray, C. B.; Weller, D.; Folks, L.; Moser, A. Science 2000, 287, 1989. doi:10.1126/science.287.5460.1989
22. Chaubey, G. S.; Barcena, C.; Poudyal, N.; Rong, C.; Gao, J.; Sun, S.; Liu, J. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7214. doi:10.1021/ja0708969
23. Ethirajan, A.; Wiedwald, U.; Boyen, H.-G.; Kern, B.; Han, L.; Klimmer, A.; Weigl, F.; Kästle, G.; Ziemann, P.; Fauth, K.; Cai, J.; Behm, R. J.; Oelhafen, P.; Walther, P.; Biskupek, J.; Kaiser, U. Adv. Mater. 2007, 19, 406. doi:10.1002/adma.200601759
24. Rohart, S.; Repain, V.; Tejeda, A.; Ohresser, P.; Scheurer, F.; Bencok, P.; Ferré, J.; Rousset, S. Phys. Rev. B 2006, 73, 165412. doi:10.1103/PhysRevB.73.165412
25. Siekmann, H. R.; Lüder, C.; Faehrmann, J.; Lutz, H. O.; Meiwes-Broer, K.-H. Z. Phys. D: At., Mol. Clusters 1991, 20, 417. doi:10.1007/BF01544026
26. Fennel, T.; Meiwes-Broer, K.-H.; Tiggesbäumker, J.; Reinhard, P.-G.; Dinh, P. M.; Suraud, E. Rev. Mod. Phys. 2010, 82, 1793. doi:10.1103/RevModPhys.82.1793
27. Methling, R.-P.; Senz, V.; Klinkenberg, E.-D.; Diederich, T.; Tiggesbäumker, J.; Holzhüter, G.; Bansmann, J.; Meiwes-Broer, K.-H. Eur. Phys. J. D 2001, 16, 173. doi:10.1007/s100530170085
28. Kleibert, A.; Passig, J.; Meiwes-Broer, K.-H.; Getzlaff, M.; Bansmann, J. J. Appl. Phys. 2007, 101, 114318. doi:10.1063/1.2745330
29. Fraile Rodríguez, A.; Kleibert, A.; Bansmann, J.; Nolting, F. J. Phys. D: Appl. Phys. 2010, 43, 474006. doi:10.1088/0022-3727/43/47/474006
30. Binns, C. Surf. Sci. Rep. 2001, 44, 1. doi:10.1016/S0167-5729(01)00015-2
31. Passig, J.; Meiwes-Broer, K.-H.; Tiggesbäumker, J. Rev. Sci. Instrum. 2006, 77, 093304. doi:10.1063/1.2349619
32. Wulff, G. Z. Kristallogr. 1901, 34, 449.
33. Vystavel, T.; Palasantzas, G.; Koch, S. A.; De Hosson, J. T. M. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 197. doi:10.1063/1.1536716
34. Jamet, M.; Wernsdorfer, W.; Thirion, C.; Dupuis, V.; Mélinon, P.; Pérez, A.; Mailly, D. Phys. Rev. B 2004, 69, 024401. doi:10.1103/PhysRevB.69.024401
35. Baker, S. H.; Roy, M.; Gurman, S. J.; Louch, S.; Bleloch, A.; Binns, C. J. Phys.: Condens. Matter 2004, 16, 7813. doi:10.1088/0953-8984/16/43/020
36. Baletto, F.; Ferrando, R. Rev. Mod. Phys. 2005, 77, 371. doi:10.1103/RevModPhys.77.371
37. Lümmen, N.; Kraska, T. Nanotechnology 2004, 15, 525. doi:10.1088/0957-4484/15/5/021
38. Kleibert, A.; Meiwes-Broer, K.-H.; Bansmann, J. Phys. Rev. B 2009, 79, 125423. doi:10.1103/PhysRevB.79.125423
39. Haberland, H.; Insepov, Z.; Moseler, M. Phys. Rev. B 1995, 51, 11061. doi:10.1103/PhysRevB.51.11061
40. Kleibert, A.; Bulut, F.; Gebhardt, R. K.; Rosellen, W.; Sudfeld, D.; Passig, J.; Bansmann, J.; Meiwes-Broer, K.-H.; Getzlaff, M. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 445005. doi:10.1088/0953-8984/20/44/445005
41. Rosellen, W.; Kleinhans, C.; Hückelkamp, V.; Bulut, F.; Kleibert, A.; Bansmann, J.; Getzlaff, M. Phys. Status Solidi B 2010, 247, 1032. doi:10.1002/pssb.200945569
42. Luis, F.; Bartolomé, F.; Petroff, F.; Bartolomé, J.; García, L. M.; Deranlot, C.; Jaffrès, H.; Martínez, M. J.; Bencok, P.; Wilhelm, F.; Rogalev, A.; Brookes, N. B. Europhys. Lett. 2006, 76, 142. doi:10.1209/epl/i2006-10242-2
43. Pierce, J. P.; Torija, M. A.; Gai, Z.; Shi, J.; Schulthess, T. C.; Farnan, G. A.; Wendelken, J. F.; Plummer, E. W.; Shen, J. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 237201. doi:10.1103/PhysRevLett.92.237201
44. Fauth, K.; Ballentine, G. E.; Praetorius, C.; Kleibert, A.; Wilken, N.; Voitkans, A.; Meiwes-Broer, K.-H. Phys. Status Solidi B 2010, 247, 1170. doi:10.1002/pssb.200945607
45. Bode, M.; Pascal, R.; Wiesendanger, R. Surf. Sci. 1995, 344, 185. doi:10.1016/0039-6028(95)00873-X
46. Farle, M.; Berghaus, A.; Li, Y.; Baberschke, K. Phys. Rev. B 1990, 42, 4873. doi:10.1103/PhysRevB.42.4873
47. Sander, D.; Schmidthals, C.; Enders, A.; Kirschner, J. Phys. Rev. B 1998, 57, 1406. doi:10.1103/PhysRevB.57.1406
48. Schmidthals, C.; Sander, D.; Enders, A.; Kirschner, J. Surf. Sci. 1998, 417, 361. doi:10.1016/S0039-6028(98)00689-X
49. Chen, C. T.; Idzerda, Y. U.; Lin, H.-J.; Smith, N. V.; Meigs, G.; Chaban, E.; Ho, G. H.; Pellegrin, E.; Sette, F. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 152. doi:10.1103/PhysRevLett.75.152
50. Stöhr, J.; König, H. Phys. Rev. Lett. 1995, 75, 3748. doi:10.1103/PhysRevLett.75.3748
51. Bansmann, J.; Getzlaff, M.; Kleibert, A.; Bulut, F.; Gebhardt, R. K.; Meiwes-Broer, K.-H. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2006, 82, 73. doi:10.1007/s00339-005-3342-x
52. Nakajima, R.; Stöhr, J.; Idzerda, Y. U. Phys. Rev. B 1999, 59, 6421. doi:10.1103/PhysRevB.59.6421
53. Fauth, K. Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 3271. doi:10.1063/1.1804600
54. Moruzzi, V. L.; Marcus, P. M.; Schwarz, K.; Mohn, P. Phys. Rev. B 1986, 34, 1784. doi:10.1103/PhysRevB.34.1784
55. Marcus, P. M.; Moruzzi, V. L.; Qiu, S.-L. Phys. Rev. B 1999, 60, 369. doi:10.1103/PhysRevB.60.369
56. Pfeifer, M. A.; Williams, G. J.; Vartanyants, I. A.; Harder, R.; Robinson, I. K. Nature (London) 2006, 442, 63. doi:10.1038/nature04867
57. Braun, W. Applied RHEED; Springer: Berlin, 1999.
58. Kleibert, A.; Voitkans, A.; Meiwes-Broer, K.-H. Phys. Status Solidi B 2010, 247, 1048. doi:10.1002/pssb.200945496
59. Kleibert, A.; Voitkans, A.; Meiwes-Broer, K.-H. Phys. Rev. B 2010, 81, 073412. doi:10.1103/PhysRevB.81.073412
60. Fruchart, O.; Jubert, P. O.; Eleoui, M.; Cheynis, F.; Borca, B.; David, P.; Santonacci, V.; Liénard, A.; Hasegawa, M.; Meyer, C. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19, 053001. doi:10.1088/0953-8984/19/5/053001
61. Śle{ogonek}zak, T.; Śle{ogonek}zak, M.; Zajac, M.; Freindl, K.; Kozioł-Rachwał, A.; Matlak, K.; Spiridis, N.; Wilgocka-Śle{ogonek}zak, D.; Partyka-Jankowska, E.; Rennhofer, M.; Chumakov, A. I.; Stankov, S.; Rüffer, R.; Korecki, J. Phys. Rev. Lett. 2010, 105, 027206. doi:10.1103/PhysRevLett.105.027206
62. Bethge, H.; Heuer, D.; Jensen, C.; Reshöft, K.; Köhler, U. Surf. Sci. 1995, 331-333, 878. doi:10.1016/0039-6028(95)00166-2
63. Hövel, H.; Barke, I. Prog. Surf. Sci. 2006, 81, 53. doi:10.1016/j.progsurf.2006.01.002
64. Sell, K.; Kleibert, A.; von Oeynhausen, V.; Meiwes-Broer, K.-H. Eur. Phys. J. D 2007, 45, 433. doi:10.1140/epjd/e2007-00213-7
65. Järvi, T. T.; Kuronen, A.; Meinander, K.; Nordlund, K.; Albe, K. Phys. Rev. B 2007, 75, 115422. doi:10.1103/PhysRevB.75.115422
66. Fraile Rodríguez, A.; Kleibert, A.; Bansmann, J.; Voitkans, A.; Heyderman, L.; Nolting, F. Phys. Rev. Lett. 2010, 104, 127201. doi:10.1103/PhysRevLett.104.127201
67. Ohresser, P.; Ghiringhelli, G.; Tjernberg, O.; Brookes, N. B.; Finazzi, M. Phys. Rev. B 2000, 62, 5803. doi:10.1103/PhysRevB.62.5803
68. Fraile Rodríguez, A.; Nolting, F.; Bansmann, J.; Kleibert, A.; Heyderman, L. J. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 316, 426. doi:10.1016/j.jmmm.2007.03.093