Pt(111)上 Co 单层被 $5d$ 元素覆盖层封顶的磁性：自旋模型研究

利用第一性原理计算，我们研究了 Pt(111) 表面上 Co 单层以选定的 $5d$ 元素（Re、Os、Ir、Pt 和 Au）单层封顶的磁性。首先我们确定了所有考虑体系中表征 Co 单层的张量交换相互作用与磁各向异性。我们发现 Co 原子的磁矩与最近邻各向同性交换相互作用之间存在密切关系，这归因于 Co 与封顶层之间的电子杂化，符合铁磁性的 Stoner 图像。与未封顶的 Co/Pt(111) 体系相比，所有封顶层的 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用均减小，而在 Ir 封顶层情况下甚至 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的符号发生改变。我们得出结论：Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的变化与磁各向异性能及轨道磁矩各向异性的变化密切相关。Ir 封顶层对 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用的独特影响通过缩放 Ir/Co/Pt(111) 中 Ir 原子的自旋轨道耦合强度以及改变 Au$_{1-x}$Ir$_{x}$/Co/Pt(111) 体系中的 Ir 浓度来追溯。我们的自旋动力学模拟表明，Re/Co/Pt(111) 薄膜的磁基态是具有倾斜法向量的自旋螺旋，而其他体系为铁磁性。