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SrFeO3-x/La0.7Sr0.3MnO3雙層膜界面鐵磁耦合產生的自發正交換偏置現象
2019-07-26 08:00   審核人:

交換偏置效應多發生在由鐵磁與反鐵磁組成的界面處,這種效應在超高密度磁記錄、自旋閥和其他自旋電子設備方面具有廣闊的應用前景。傳統的理論認為交換偏置的產生需要一個從高于反鐵磁奈爾溫度冷卻到低溫的冷卻場,當磁滯回線中心的偏移方向與冷卻場的方向相同(相反)時,被定義為正(負)交換偏置。近年來,研究者們發現在零場冷的條件下也可以產生交換偏置,即自發交換偏置效應。當磁滯回線中心的偏移方向與初始磁化場的方向相同(相反)時,被定義為自發正(負)交換偏置。迄今為止,無論場冷下的正交換偏置效應還是自發正交換偏置效應都認為來源于界面強烈的反鐵磁交換耦合作用,對于界面鐵磁交換耦合作用是否可以產生正交換偏置仍然沒有報道。

張軍博士(導師:許小紅教授)和周國偉老師通過選擇一種特殊的反鐵磁材料SrFeO3-x 與鐵磁La0.7Sr0.3MnO3 耦合,利用帶有原位反射式高能電子衍射的脈沖激光沉積系統,制備了高質量的SrFeO3-x/ La0.7Sr0.3MnO3 雙層膜。研究結果如下圖所示,在零場冷的條件下,分別從不同的初始磁化方向測試磁滯回線時,回線中心偏向相反的方向。第一性原理計算與實驗結果共同證明了這種自發交換偏置現象來源于一個可變的、鐵磁耦合的雙層膜界面。另外,利用一些外加手段(室溫瞬間磁場或者離子液體門)可以對交換偏置的方向以及大小進行有效的調控。此研究結果為進一步研究低能耗交換偏置類自旋電子學器件奠定了基礎。

相關成果以《Interfacial Ferromagnetic Coupling and Positive Spontaneous Exchange Bias in SrFeO3-x/ La0.7Sr0.3MnO3 Bilayers》為題,于201973日發表在ACS Appl. Mater. & Interfaces, 2019, 11, 26460-26466.IF:8.45

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1 (a) 零場冷下不同初始磁化方向測試的磁滯回線; (b) 正向初始磁化磁滯回線對應的界面磁化翻轉圖。 

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