中科院制备成功新型人工反铁磁体

根据我们的报道，中国科学技术大学和中国科学院合肥材料科学研究所强磁场科学中心的双职研究员武文斌带领研究团队在氧化物自旋电子学领域取得了重大突破:首次制备了基于全氧化物外延系统的人工反铁磁材料——[镧/3Ca 1/3Mn 3/CARU 1/2Ti 1/2O 3]N，并在清晰的外磁场下观察到了层分辨的分步磁化反转模式。相关结果最近发表在《科学》杂志上(论文链接)。

人工反铁磁材料由于其巨磁电阻效应，已经成功地应用于商业磁存储和其他领域，这使得云存储和云计算等新兴产业成为可能。长期以来，人工反铁磁材料、物理和器件的研究都集中在过渡金属及其合金材料上。过渡金属氧化物作为另一种材料体系，由于高温超导性、巨磁电阻、磁电耦合、铁极化和离子导电性等一系列物理和化学效应，长期以来一直是人们广泛关注的课题。然而，在这种材料中，缺少该器件最基本的结构单元之一——全氧化物人工反铁磁，严重阻碍了相关氧化物电子学和自旋电子学器件的研究和发展。

武文斌研究小组发现，由于锰-氧-钌之间的电荷转移，LCMO铁磁层的“死层”效应可以在La2/3C 1/3Mn O3(LCMO)/CARU 1-X Tixo3(CRTO)界面被有效抑制。这两种材料具有完全匹配的晶格参数和对称性，可以获得完美的界面，保证多层膜和超晶格的外延生长。其低对称正交结构使磁性层具有单轴磁各向异性；此外，在CRTO非磁性层中，钌和钛含量的变化导致电子态和输运性质的可调。

在此基础上，研究组在LCMO/CaRu1/2Ti1/2O3(CRTO)中发现了明显的反铁磁层间交换耦合效应。首次观察到各磁性层从表层到内部的逐步磁化反转模式，给出了耦合强度随各层厚度和温度的变化规律，以及可能的耦合机制。(科尔津)

《中国科学新闻》(第一版集锦，2017年7月18日)