Magnetism in Rh monolayers
L. M. García-Cruz1, R. Baquero2
1 Departamento de Ciencias Básicas, UAM-Azcapotzalco, Av. San Pablo 180, 02200 México, D.F., MÉXICO
2 Departamento de Física, CINVESTAV, Apartado Postal 14-740, 07000 México D.F. MÉXICO
Recibido el 23 de mayo de 2002. ]]> Aceptado el 25 de marzo de 2003.
Abstract
We have studied the magnetic behavior of a 4d transition metal Rh monolayer (ML) on different substrates (Ag, Au, Cu) and orientations. We find the Rh monolayer to be magnetic in the (001) orientation on all the substrates, in the (111) direction for Au and Ag alone (µ ≈ 0.6 µB) for both, in the (110) one we do not find any magnetic activity. We analyze the parameters that have been suggested as general criteria for magnetism in the monolayer-substrate system. In particular, we study several possible geometric parameters and the bandwidth as possible clues to predict the magnetic behavior. A detailed analysis shows that the physics underlying the switching on of magnetism in a Rh-ML on noble metal substrates, is determined by an intraband transfer of d-electronic states (as compared to the Rh surface), from lower and higher energies to the Fermi level. This effect enhances the density of states at that energy, in an important way and shrinks the d-bandwidth. It seems to depend strongly on specificities of the interaction between the ML and the substrate that are hardly taken into account by a single parameter, in a general way. We impose charge neutrality in our calculations but deal explicitly with the changes to be expected if charge transfer would actually occur.
Keywords: Magnetic properties; monolayers; thin films; density of states.
Resumen
Presentamos el estudio de la actividad magnética de una monocapa de Rh sobre sustratos de (Ag, Au, Cu), en las tres direcciones principales (001), (111) y (110). Comparamos nuestros resultados con trabajos anteriores. Encontramos actividad magnética de la monocapa de Rh sobre Au(111) y Ag(111) (µ ≈ 0.6 µB) en ambos. Encontramos también que sobre Cu, sólo en la dirección (001), la monocapa tiene alguna actividad magnética. Este hecho lo inclina a uno a pensar que la constante de red del sustrato, es la que gobierna la aparición del momento magnético. Sin embargo, sucede que en la dirección (110) no aparece momento magnético ni sobre Ag ni sobre Au. Por esta razón intentamos buscar otro parámetro geométrico como criterio fundamental para la aparición del magnetismo. Ensayamos varios y sólo encontramos correlación con el volumen por átomo en la región de la interface monocapa-sustrato, Ω0. Este parámetro, sin embargo, no parece seguir la tendencia que uno esperaría intuitivamente y, por lo tanto, no debe ser de validez general. Esto, efectivamente, fue lo que comprobamos, estudiando otro tipo de sustratos. Concluimos que la actividad magnética depende de detalles específicos que no pueden caracterizarse sólo por un parámetro geométrico. En nuestros cálculos usamos neutralidad de carga, pero tratamos el problema de lo que ocurriría si hay transferencia de carga.
Palabras clave: Propiedades magnéticas; monocapas; películas delgadas; densidad de estados.
PACS: 75.10-b; 75.30-m; 75.70.Ak; 73.20.At
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