本報(bào)訊 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心雙聘研究員吳文彬帶領(lǐng)課題組在氧化物自旋電子學(xué)研究領(lǐng)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(chǎng)清晰的具有層分辨的分步磁化翻轉(zhuǎn)模式。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志（論文鏈接）。
人工反鐵磁體由于具有巨磁阻效應(yīng)，被成功應(yīng)用于商業(yè)磁存儲(chǔ)等領(lǐng)域，使得當(dāng)今云存盤和云計(jì)算等新興產(chǎn)業(yè)成為可能。長期以來，針對(duì)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(dǎo)、龐磁電阻、磁電耦合、鐵電極化以及離子電導(dǎo)等一系列物理和化學(xué)效應(yīng)，早已成為人們廣為關(guān)注的研究對(duì)象。然而，在這類材料中，一種最基本的器件結(jié)構(gòu)單元——全氧化物人工反鐵磁體的缺失，嚴(yán)重阻礙了相關(guān)氧化物電子學(xué)和自旋電子學(xué)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(zhuǎn)移，可有效抑制LCMO鐵磁層的“死層”效應(yīng)；兩種材料具有完全匹配的晶格參數(shù)和對(duì)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(duì)稱性正交結(jié)構(gòu)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(dǎo)致其電子態(tài)和輸運(yùn)性能可調(diào)。
在此基礎(chǔ)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(yīng)，首次觀察到從表層到內(nèi)部各磁性層分步磁化翻轉(zhuǎn)模式，給出了耦合強(qiáng)度隨各層厚度及溫度的變化規(guī)律，以及可能的耦合機(jī)制。（柯訊）
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