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在有序稀土铁镍双钙钛矿超晶格中发现高居里温度的铁磁性 | 进展

中科院物理所  · 公众号  · 物理  · 2025-05-24 20:34

主要观点总结

本文介绍了强关联电子材料中的新发现,以稀土过渡金属氧化物为代表的材料表现出丰富的演生物态,涉及高温超导、铁磁性等问题。中国科学院物理研究所的研究团队通过构筑LNO n /LFO 1的超晶格,在层状双钙钛矿薄膜中诱导出远高于室温的铁磁性。该工作通过界面工程突破了传统双钙钛矿材料的性能极限,为设计高温磁性材料和探索磁电耦合效应提供了新思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

文章介绍了强关联电子材料的研究背景,包括稀土过渡金属氧化物等材料的丰富演生物态和凝聚态物理问题。

关键观点2: 研究团队与成果

文章重点介绍了中国科学院物理研究所的研究团队如何通过构筑LNO n /LFO 1的超晶格,在层状双钙钛矿薄膜中诱导出远高于室温的铁磁性。

关键观点3: 超晶格结构与磁性性能

文章中提到,通过调节界面Fe³⁺→Ni³⁺的电荷转移,从而控制Fe-O-Ni能带的轨道杂化程度,成功制备出高质量LNO n /LFO 1超晶格,并获得了高达4μB每周期的饱和磁化强度和608K的居里温度。

关键观点4: 应用前景与影响

该工作不仅突破了传统双钙钛矿材料的性能极限,展示了界面工程在调控强关联体系中的强大能力,还为设计高温磁性材料和探索磁电耦合效应提供了新思路。该成果在磁存储、磁传感器及存算一体逻辑器件中具有应用潜力。


正文

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n /LFO 1 的超晶格结构的STEM图;b,c LNO n /LFO 1 的磁性M-H以及M-T曲线; d,e 界面电荷转移导致的共价铁磁性示意图

研究团队采用脉冲激光沉积层层外延生长技术,在SrTiO 3 (001)衬底上成功制备出高质量LNO n /LFO 1 超晶格,在由1个单胞赝立方LNO和1个单胞赝立方LFO组成的超晶格极限情况下,获得了高达4μ B 每周期的饱和磁化强度以及 608 K的居里温度( T C ),远高于B位离子无序的LaFe 0.5 Ni 0.5 O 3 固溶体薄膜的磁性 ( T C =109 K)。通过X射线吸收谱(XAS)的测量, 团队证实了界面处存在Fe³⁺→Ni³⁺的电荷转移 且电荷转移量调控的Ni-3 d 和O-2 p 之间的轨道杂化效应与铁磁性的出现密切相关,从而解释了LNO 1







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