科学家在关联氧化物摩尔调控研究中取得突破

最近，中国科技大学合肥微尺度材料科学国家研究中心曾昌赣课题组与美国西施大学刘孟昆课题组合作，首次实现了钙钛矿锰氧化物这一关联电子体系中电子相的摩尔调节。研究结果最近发表在《自然-物理》在线版上。

由于二维范德华材料如石墨烯之间的相互作用非常弱，很容易分裂和堆叠形成各种人工异质或同质结构。当堆叠的两层之间存在微小的晶格差异或微小的拐角时，就会形成臼齿图案。最近的研究发现，这些二维异质结或同结系统在摩尔周期势场的作用下表现出许多新的物理现象，例如在魔角双层石墨烯中发现了相关的绝缘态和非常规超导态。然而，直到现在，摩尔模式的结构仍然局限于二维范德瓦尔斯系统。如果这种摩尔调节能扩展到其他系统，特别是强相关系统，将有可能发现更多新的物理性质，并有望应用于许多领域，如高温超导调节。

在伴生氧化物中，电荷、自旋、轨道等的*度。与晶格强烈耦合，因此研究小组设想通过应力工程在相关氧化物中实现摩尔模式的可能性。他们在具有周期性台阶的铝酸镧衬底上生长了强缔合的氧化锰(氧化镧锶锰)膜，并发现由于界面耦合效应，存在两个具有不同来源但周期相似的应力周期性势场，一个来自衬底台阶，另一个来自膜本身的双畴。利用近场光学显微镜，他们发现当两个周期性的势场以一个小角度重叠时，它们的共同作用将在微米尺度上产生局部电导率的微摩尔模式调制。

研究发现，在这种薄膜体系中，电导率与应力之间存在非线性关系，因此调节效应非常显著。通过将一个应力势场的周期或曲率调整到较小程度，可以实现莫尔形状的较大变化。在相关的锰氧化物中，电导率与磁性直接相关。进一步的磁显微镜研究确实发现了对应于导电摩尔条纹的铁磁摩尔条纹。薄膜的顺磁-铁磁转变进一步调节了电子摩尔带:在居里温度以下，导电摩尔带与铁磁摩尔带共存；在居里温度以上，导电摩尔条纹仍然存在，但是铁磁摩尔条纹消失了。

这一发现首次将摩尔调节的概念扩展到非范德瓦尔斯二维系统，也为实现外延薄膜中的可控电子条纹和相应的新的物理性质探索提供了一种全新的方法。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41567-020-0865-1