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通过自旋极化准粒子干涉直接观测磁隧道结中的界面交换耦合

介观与纳米尺度物理 2026-06-27 v1 强关联电子
作者: Xu Wang , Chenxi Wang , Ying Yang , Yining Hu , Qingle Zhang , Chen Chen , Donglai Feng , Tong Zhang
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摘要

界面交换耦合在磁性异质结构中实现新奇现象（如自旋三重态超导、量子反常霍尔效应（QAHE）和先进自旋电子学功能）方面起着关键作用。虽然对这种耦合的微观表征对于阐明其潜在机制至关重要，但在技术上仍具有挑战性。在这里，我们利用自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）和准粒子干涉，直接观测了由Fe包覆尖端和Cr(001)表面形成的磁隧道结中的界面交换耦合。我们发现铁磁尖端在Cr(001)的自旋极化表面态中诱导了显著的能移（高达10 meV）。这种能移对尖端-表面距离以及Fe尖端与Cr表面之间的自旋排列高度敏感，并且可以通过外部磁场进行切换。我们的结果表明，扩展的二维表面态可以介导跨异质结的强交换耦合，从而实现对界面交换相互作用诱导现象的局域控制。

关键词

界面交换耦合 磁隧道结 自旋极化扫描隧道显微镜 准粒子干涉 表面态 自旋电子学

引用

@article{arxiv.2606.28686,
  title  = {Direct observation of interfacial exchange coupling in a magnetic tunnel junction through spin-polarized quasiparticle interference},
  author = {Xu Wang and Chenxi Wang and Ying Yang and Yining Hu and Qingle Zhang and Chen Chen and Donglai Feng and Tong Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2606.28686},
  year   = {2026}
}