Nanoscale imaging of buried topological defects with quantitative X-ray magnetic microscopy.
Advances in nanoscale magnetism increasingly require characterization tools providing detailed descriptions of magnetic configurations. Magnetic transmission X-ray microscopy produces element specific magnetic domain images with nanometric lateral resolution in films up to ∼100 nm thick. Here we present an imaging method using the angular dependence of magnetic contrast in a series of high resolution transmission X-ray microscopy images to obtain quantitative descriptions of the magnetization (canting angles relative to surface normal and sense). This method is applied to 55-120 nm thick ferromagnetic NdCo5 layers (canting angles between 65° and 22°), and to a NdCo5 film covered with permalloy. Interestingly, permalloy induces a 43° rotation of Co magnetization towards surface normal. Our method allows identifying complex topological defects (merons or ½ skyrmions) in a NdCo5 film that are only partially replicated by the permalloy overlayer. These results open possibilities for the characterization of deeply buried magnetic topological defects, nanostructures and devices.
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
C
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Blanco-Roldán
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
C
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Quirós
ALBA Synchrotron, Cerdanyola del Vallès 08290, Spain.
A
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Sorrentino
Departamento de Física e Astronomia, IN-IFIMUP, Universidade do Porto, Porto 4169-007, Portugal.|Departamento de Física e Astronomia, INESC-TEC (Coordinated by INESC-Porto), Faculdade de Ciencias, Universidade do Porto, Porto 4169-007, Portugal.
A
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Hierro-Rodríguez
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
L M
LM
Álvarez-Prado
ALBA Synchrotron, Cerdanyola del Vallès 08290, Spain.
R
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Valcárcel
Centro Nacional de Microelectrónica, IMB-CNM, CSIC, Campus Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra 08193, Spain.
M
M
Duch
Centro Nacional de Microelectrónica, IMB-CNM, CSIC, Campus Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra 08193, Spain.
N
http://orcid.org/0000-0001-5027-7428
N
Torras
Centro Nacional de Microelectrónica, IMB-CNM, CSIC, Campus Universidad Autónoma de Barcelona, Bellaterra 08193, Spain.
J
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Esteve
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
J I
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Martín
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
M
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Vélez
Departamento de Física, Universidad de Oviedo, Oviedo 33007, Spain.|Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, CINN (CSIC-Universidad de Oviedo), El Entrego 33940, Spain.
J M
JM
Alameda
ALBA Synchrotron, Cerdanyola del Vallès 08290, Spain.
E
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Pereiro
ALBA Synchrotron, Cerdanyola del Vallès 08290, Spain.
S
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Ferrer