人工反鐵磁體

2017年7月，中德科學家攜手在氧化物自旋電子學領域取得重要突破，首次製備出基於全氧化物外延體系的人工反鐵磁體，並觀察到隨外加磁場的分步磁化翻轉模式。該成果被刊登在近期《科學》雜誌上。

基本介紹

• 中文名：人工反鐵磁體
• 外文名：LCMO/CRTO
• 套用場景：自旋電子學器件等
• 作用：研究反鐵磁材料重要載體

反鐵磁體

人工反鐵磁體不僅是多種新型自旋電子學器件（如磁隨機存儲器等）的重要組成部分，也是研究反鐵磁材料基礎問題的重要載體。上世紀八十年代末，人工反鐵磁體中巨磁阻效應的發現，促成了自旋電子學的誕生，同時也正是因為其在商業磁存儲等領域的成功套用，使得當今雲存儲和雲計算等新興產業成為可能。長期以來，針對人工反鐵磁體材料、物理和器件的研究，多集中於過渡金屬及其合金材料，但成功製備全氧化物人工反鐵磁體卻鮮有報導。

重要突破

最新研究主要由中國科技大學合肥微尺度物質科學國家實驗室吳文彬教授課題組完成，他們在製備的反鐵磁體中發現了清晰的反鐵磁層間交換耦合效應，首次觀察到從表層和內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律，以及可能的耦合機制。德國尤利希研究中心研究員蘇夷希利用慕尼黑的高通量中子反應堆和相關的高靈敏度中子譜儀測試，證實了這個全氧化物外延體系的人工反鐵磁體存在的反鐵磁耦合態。

該工作對氧化物自旋電子學的發展將起到重要的推動作用，同時也為深入探索功能氧化物界面提供了新的平台和思路。《科學》雜誌評價這項研究成果稱，這是一項非常高水準的實驗工作，其研究在樣品質量和表征上堪稱絕技，結果非常有趣，且潛在地開闢了其他氧化物多層膜的新研究方向。

據悉，該項研究受到國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計畫以及合肥大科學中心的資助。

表征

LCMO/CRTO人工反鐵磁晶體結構表征：（A）X射線線掃描；（B）X射線倒易空間掃描；（C）斷面HAADF-STEM表征；（D）界面EELS表征