多铁性 (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ 超晶格中的三维氧空位有序与缺陷-性质关联
材料科学
2023-07-04 v1
摘要
氧化物异质结构展现出多种多样的独特物理性质。例如层状镍酸盐中的非常规超导性，以及 (PbTiO)/(SrTiO) 超晶格中的拓扑极性有序。尽管很明显氧含量的变化对氧化物中的电子关联现象至关重要，但量化其影响仍是一项重大挑战。在此，我们测量了多铁性 (LuFeO)/(LuFeO) 超晶格中的化学成分，揭示了氧空位分布与电学和磁学性质之间的一一对应关系。利用原子探针断层扫描，我们观察到氧空位排列成层状三维结构，其局部密度约为 10 cm，与公式单元厚度的铁磁性的 LuFeO 层一致。该空位有序由局部降低的形成能所促进，并在分别稳定 LuFeO 和 LuFeO 层中的铁电畴和铁磁性方面起关键作用。结果证明了氧空位对该体系室温多铁性的重要性，并建立了一种以原子级精度在三维中量化氧缺陷的方法，为氧化物异质结构中确定性的缺陷赋能性质调控提供了新机遇。
引用
@article{arxiv.2307.00139,
title = {3D oxygen vacancy order and defect-property relations in multiferroic (LuFeO$_3$)$_9$/(LuFe$_2$O$_4$)$_1$ superlattices},
author = {K. A. Hunnestad and H. Das and C. Hatzoglou and M. Holtz and C. M. Brooks and A. T. J. van Helvoort and D. A. Muller and D. G. Schlom and J. A. Mundy and D. Meier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.00139},
year = {2023}
}