Second Harmonic Rotational Anisotropy of Polycrystalline Fe Films on Glass Substrates

The surface structure of polycrystalline Fe films of various thicknesses on glass substrates have been studied using a Ti: Sapphire laser at 780 nm. We found that the surface structure possesses C$_s$ crystal structure close to $C_{2v}$ through symmetry consideration. We present one-fold intensity profile with one mirror plane in second harmonic (SH) intensity as a proof of $C_s$ symmetry. $C_s$ and $C_{2v}$ surface symmetries usually appear at the (110) surface of a cubic diamond single crystal [1]. Therefore this surface symmetry would be related to bcc (110) growth orientation coinciding with XRD measurement. Further we treated surface normalized SH asymmetry with various thicknesses. The SH asymmetry increases with increasing of film thickness. From these results, it is observed that the surface structure of thin polycrystalline Fe film below 5 nm is almost isotropic, while in the case of the thicker Fe films, surface structure have $C_s$ symmetry structure close to $C_{2v}$.

유리 위에 증착된 다결정 Fe 자성박막의 이차조화파 회전 이방성

유리판 위에 증착된 다결정 Fe 자성박막의 두께에 따른 표면 결정 구조가 Ti : Sapphire 레이저를 사용하여 조사되었다. 비선형 광학 유전율의 결정구조에 따른 대칭성에 대한 계산으로부터 박막 표면은 $C_{2v}$에 매우 가까운 $C_s$ 구조를 갖음을 보였다. 이러한 광학적 회전 이방성은 임의 방향의 그레인으로 구성된 다결정 구조의 박막에서는 매우 이례적인 일이다. 이차조화파로부터 얻은 이 결과는 (110) bcc 형태로 자란 X선 회절 결과와도 일치하는 것으로 매우 얇은 상태일 때 가지고 있던 박막 표면의 등방 구조가 두께가 증가함에 따라 바뀌면서 bulk 상태의 구조를 점차적으로 갖게 됨을 보여주고 있다.