铁取代钛酸锶中磁性与价态的 XMCD 研究

本文表征了在不同氧压下于 SrTiO$_{3}$ 和 Si 衬底上通过脉冲激光沉积生长的 SrTi$_{0.6}$Fe$_{0.4}$O$_{3-{\delta}}$ 薄膜，以及经氧气和真空条件退火后的室温铁磁性。X 射线磁圆二色性表明，磁化来源于 Fe$^{2+}$ 阳离子，而 Fe$^{3+}$ 和 Ti$^{4+}$ 无贡献。具有最高磁矩（每个 Fe 为 0.8 {\mu}B）的薄膜具有最高的测得 Fe$^{2+}$:Fe${^3+}$ 比 0.1，对应于最大的氧空位浓度（{\delta} = 0.19）。生长后于氧化和还原条件下的退火处理分别展示了磁性的淬灭与部分恢复，以及 Fe 价态的变化。该研究阐明了高度 Fe 取代的 SrTi$_{1-x}$Fe$_x$O$_{3-{\delta}}$ 钙钛矿氧化物的磁性微观起源，并证明与 Fe$^{2+}$ 和 Fe$^{3+}$ 相对含量相关的磁矩可通过氧含量控制，无论是在生长过程中还是通过生长后退火。