Magnetic properties of Co on different environments

Abstract

[EN]: We combine density functional theory (DFT) calculations and a multiorbital many-body Hamiltonian approach to shed light on magnetic properties of Co adsorbed on h-BN depending on the adsorption site. These methods reveal an out-of-plane easy axis anisotropy for atop N site and hard axis for hollow site, with an electronic configuration close to 3d8, corresponding to a spin S = 1. Then, we compare our results with x-ray absorption spectroscopy (XAS), x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) and x-ray magnetic linear dichroism (XMLD) measurements on Co/h-BN/Ir(111) and Co/h-BN/Ru(0001). XAS and XMCD data show large (14 meV) out-of-plane anisotropy for Co/h-BN/Ru(0001) and almost isotropic for Co/h-BN/Ir(111), while both have an electronic structure compatible with spin S = 1. We use this information to determine the atop N adsorption of Co on h-BN/Ru(0001) and hollow for the Co on h-BN/Ir(111). XMLD data together with DFT and multiorbital Hubbard model results suggest that the different adsorption sites induce dissimilar anisotropy of Co. Finally, we explain from DFT calculations the counterintuitive downward shift of the Au(111) surface state measured by angle resolved photo-emission spectroscopy (ARPES) when two homothetic Co-coordinated metal-organic nanoporous networks (MONN) are self-assembled. We associate this effect to the weak Co-substrate hybridization and show that it appears with different adatoms and substrates.

[ES]: El rápido avance tecnológico de las ultimas décadas y el gran impacto que tiene la informacion en la sociedad actual crean la necesidad de buscar nuevas formas mas efi cientes de almacenar la informacion. La cantidad total de informacion almacenada en el mundo ha pasado de 1 ZB (1021 B) en 2009 a alrededor de 20 ZB en 2017, y se espera que siga creciendo, superando los 160 ZB en 2025. Este aumento se ha visto enormemente favorecido por la aparición de nuevas tecnologías como los coches autónomos, la inteligencia art ficial y electrodomésticos inteligentes. Todos estos avances necesitan procesar una cantidad enorme de informacion que tiene que ser almacenada de alguna forma. Hoy en día, la informacion se almacena en tres tipos de dispositivos: ópticos, eléctricos y magnéticos. Los dispositivos más comunes y de más capacidad son los dispositivos de almacenamiento magnéticos. Estos almacenan la informacion en forma de dominios magnéticos localizados en un material magnético. La informacion de estos dominios se lee y escribe mediante una cabeza que detecta y modi fica la magnetización de dicho dominio. Este tipo de tecnología se emplea en los discos duros, las bandas magnéticas (tarjetas de crédito) y las memorias RAM (random access memory) magnéticas o MRAM. Generalmente, la capacidad de un dispositivo magnetice aumenta cuanto más pequeño sean los dominios. Los dispositivos convencionales tienen la capacidad de almacenar alrededor de 1 Pbit/m2 (1016 bit/m2), lo que signi fica que cada dominio ocupa unos 100 nm2 de la superfi cie magnética. En ultima instancia, el tamaño límite de estos dominios sera el límite atómico. El objetivo de esta tesis es estudiar estos dominios magnéticos en el limite atómico. Para ello es necesario estudiar como son las interacciones magnéticas a escala atómica.