热还原Co/Pd多层膜中深度选择性磁化研究：MCD揭示的界面工程与磁各向异性调控

《Applied Nursing Research》：Depth selective magnetization investigation in thermally reduced Co/Pd multilayers revealed by MCD study

本研究通过热退火将钴氧化物多层膜还原为金属钴，利用MCD-HAXPES-XSW技术进行深度分辨磁圆二色性分析，揭示了Co/Pd界面处垂直磁各向异性（PMA）的起源。研究发现还原后体系磁矩显著增强，且钴层呈现平面磁取向对称性。深度剖析显示体相与界面区域存在明显磁性能梯度，证实界面工程可精准调控多层膜磁功能，为自旋电子器件设计提供新思路。

　　

Highlight

热退火驱动的钴氧化物还原成功诱导了钴/钯（Co/Pd）多层膜中垂直磁各向异性（PMA）的显著增强。通过X射线反射率（XRR）和振动样品磁强计（VSM）验证了结构转变与磁性能恢复，而磁圆二色性-硬X射线光电子能谱结合X射线驻波（MCD-HAXPES-XSW）技术实现了纳米级深度分辨的磁极化测绘，首次清晰揭示了钴层体相与界面区域的磁性能差异。

结构深度剖析：XRR研究

通过X射线反射率（XRR）对M₃₅（金属钴）、O₃₅（氧化钴）及R₃₅（热还原后）多层膜进行电子散射长度密度（ESLD）分析。图2(b)显示还原后样品界面粗糙度降低，电子密度分布趋近金属钴特征，证实Co₃O₄向Co的高效转化。Parratt公式拟合数据表明，300°C退火2小时后，钴层厚度收缩至约32??，界面扩散得到有效抑制。

结论

热还原策略将O₃₅多层膜转化为铁磁性R₃₅体系，XRR与VSM数据共同验证了钴氧化物的彻底还原及磁矩恢复。不同方位角的极化曲线分析表明平面磁响应呈各向同性，而深度分辨MCD-HAXPES-XSW测量首次捕捉到界面与体相磁极化强度的梯度变化，为理解PMA的界面起源提供了直接证据。该工作证明通过结构调控可实现磁性能的定向优化，为自旋电子器件界面工程开辟了新路径。