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Atomic Origin of Room-temperature Two-dimensional Itinerant Ferromagnetism in an Oxide-monolayer Heterostructure
室溫二維巡迴鐵磁性氧化物單層異質結構的原子起源
H.-J. Liu*, M. Y, C.-Y. Yang, Y.-W. Fang, Y.-Y. Chin, C.-Y. Chen, R. T. Hung , Y. Zhu, L.-C. He, M.-Y. Huang, L. Chen, M. Gu, S. Ke, Y.-F. Liao, K.-D. Tsuei, H.-J. Lin, C.-T. Chen, S. Agrestini, J. Herrero-Martin, and C.-H. Lai
2021/10/01
具室溫二維流動鐵磁性的材料為下一世代發展高密度與進行量子運算的自旋電子元件中的關鍵角色，在眾多候選材料中，基於鈣鈦礦的異質結構提供了一個良好的平台來實現自旋-軌道-電荷耦合的操縱，繼而揭示了一系列新興的自旋相關現象。在這項工作中，我們製作出高品質之以SrRuO3(SRO)單層為基礎的超晶格結構，其展現出明顯的室溫軟鐵磁性和金屬特性。中興大學材料系劉恒睿教授團隊與中正大學物理系秦伊瑩教授團隊偕同本中心林宏基博士、林彥谷博士、與廖彥發博士等利用X光吸收光譜與繞射技術對此短程鐵磁性進行了進一步電子結構與晶體結構之檢驗，發現了在界面處部分 Ru 和 Ti 離子之間會發生電荷轉移誘導的反鐵磁耦合，其更進一步穩定了SRO單層中的局部層內鐵磁有序。最後搭配密度泛函理論 (DFT)可知，單層內的鐵磁有序由來為層與層之間的電子強關聯作用，而這也同時是造成此SRO單層超晶格在室溫下可形成導電之非費米液體的主因。本研究使用TLS 11A1, 17B,與Spring-8 BL12XU光束線。