磁致伸缩 Fe$_{1-x}$Ga$_x$ 薄膜中的大垂直磁各向异性

本文报道了在生长于 ZnSe/GaAs(100) 上的 Fe$_{1-x}$Ga$_x$ 薄膜中出现的大垂直磁各向异性 (PMA)。这种产生的各向异性与最近报道的原生样品中的四方亚稳相有关 [M. Eddrief {\it et al.}, Phys. Rev. B {\bf 84}, 161410 (2011)]。通过铁磁共振研究，我们测得的 PMA 值高达 $\sim$ 5$\times$10$^5$ J/m$^3$。当在 300$^{\circ}$C 退火恢复立方结构时，PMA 消失。尽管通过悬臂梁法测得的磁弹性常数数值显著，但由此产生的磁弹性贡献不足以解释畸变态下观察到的各向异性值。{\it Ab initio} 计算表明，化学有序在 PMA 的出现中起着关键作用。通过唯象模型，我们能够解释沿垂直方向过量的次近邻 Ga 对（类 B$_2$ 有序）是 Fe$_{1-x}$Ga$_x$ 薄膜中 PMA 的来源。