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中科院制備成功新型人工反鐵磁體

時間:2017-07-18來源:未知 作者:91boshi

本報訊 中國科學技術大學與中科院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心雙聘研究員吳文彬帶領課題組在氧化物自旋電子學研究領域取得重大突破:首次制備出基于全氧化物外延體系的人工反鐵磁體——[La2/3Ca1/3MnO3/CaRu1/2Ti1/2O3]N,并觀察到隨外加磁場清晰的具有層分辨的分步磁化翻轉模式。相關成果日前發(fā)表于《科學》雜志(論文鏈接)。

人工反鐵磁體由于具有巨磁阻效應,被成功應用于商業(yè)磁存儲等領域,使得當今云存盤和云計算等新興產(chǎn)業(yè)成為可能。長期以來,針對人工反鐵磁體材料、物理和器件的研究多集中于過渡金屬及其合金材料。過渡金屬氧化物作為另一大類材料體系,因其高溫超導、龐磁電阻、磁電耦合、鐵電極化以及離子電導等一系列物理和化學效應,早已成為人們廣為關注的研究對象。然而,在這類材料中,一種最基本的器件結構單元——全氧化物人工反鐵磁體的缺失,嚴重阻礙了相關氧化物電子學和自旋電子學器件的研制和發(fā)展。

吳文彬課題組發(fā)現(xiàn),La2/3Ca1/3MnO3(LCMO)/CaRu1-xTixO3(CRTO)界面由于Mn-O-Ru間電荷轉移,可有效抑制LCMO鐵磁層的“死層”效應;兩種材料具有完全匹配的晶格參數(shù)和對稱性,可得到完好的界面,保證了多層膜和超晶格的外延生長;其低對稱性正交結構使磁性層具有單軸磁各向異性;另外,在CRTO非磁層中,Ru、Ti含量的變化導致其電子態(tài)和輸運性能可調(diào)。

在此基礎上,課題組在LCMO/CaRu1/2Ti1/2O3(CRTO)中發(fā)現(xiàn)了清晰的反鐵磁層間交換耦合效應,首次觀察到從表層到內(nèi)部各磁性層分步磁化翻轉模式,給出了耦合強度隨各層厚度及溫度的變化規(guī)律,以及可能的耦合機制。(柯訊)

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