PNAS:在锰氧化物纳米圆盘中实现单相态


由于自旋、电荷、轨道和晶格之间的强耦合,不同的电子相往往在强关联材料中共存,这被称为电子相分离(EPS)。EPS对材料整体的磁性及输运性质起着至关重要的作用,但对在EPS的临界尺寸之下的材料性质表征却少有研究和报道。

最近复旦大学的殷立峰教授(通讯作者)和沈健教授(通讯作者),以及路易斯安那州立大学的E. W. Plummerd教授(通讯作者)用锰氧化物LPCMO制备了不同尺寸的纳米单晶圆盘。通过对该系列样品的研究,他们回答了EPS如何受空间限制的影响,是否会随着样品尺寸而成比例变化, 是否存在单相钉扎等问题。EPS在这种材料中指铁磁金属相(FMM)与电荷有序绝缘体相(COI)的共存。研究者们在EPS临界尺寸之下的圆盘上观察到了单一的铁磁相,并通过不同磁场和温度下的材料行为探究EPS形成方式。 这项工作不仅对EPS的成因的研究有着重要的借鉴意义,也使今后纳米级别的电子元器件应用有着更多依据和可能性。

【图文注释】

图1:磁化强度的温度及磁场依赖关系

图1-1-745x1024

左边(A-D)为磁化强度M的温度依赖关系,红色线标示升温过程,黑色标示降温;
右边(E-H)为磁化强度M的磁场依赖关系,黑色为磁滞回线,红色为初始磁化曲线。

两组图分别对应四种圆盘直径,分别是7微米(A, E)、1微米(B, F)、800纳米(C, G)、500纳米(D, H)

从左侧磁化强度的温度依赖关系