组分复杂关联氧化物中的空穴掺杂实现可调交换偏置
强关联电子
2023-03-29 v1 无序系统与神经网络
材料科学
摘要
磁界面及其产生的现象既推动了现代自旋电子学的设计，也促进了基础研究。最近有研究表明，通过在构型复杂的熵稳定氧化物中设计磁阻挫，可在结构单晶薄膜中出现交换偏置。这消除了在磁响应现象设计与控制中对复杂异质结构和纳米复合材料的需要。在本工作中，我们通过对高熵钙钛矿氧化物进行空穴掺杂，证明可以实现磁响应的调控。通过详细的磁强计测量，我们展示了熵稳定的ABO3钙钛矿氧化物La1-xSrx(Cr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2)O3家族中表现出多种磁响应（包括交换偏置和反铁磁自旋反转）的磁耦合。我们发现对A位电荷态的调控可用于平衡磁相组成与耦合响应。这使得高度可调的交换偏置响应得以产生。在低Sr掺杂区，反铁磁相界处出现的自旋阻挫区域被证明与薄膜的反铁磁矩直接耦合，并作为主导机制浮现，导致磁化回线在磁场偏置下发生垂直偏移。在较高浓度下，观察到反铁磁与铁磁区域的直接耦合。这种磁耦合的可调性在上述三种竞争磁相的背景下进行了讨论，揭示了通过利用高熵氧化物中的自旋阻挫和无序来设计交换偏置的关键特征。
引用
@article{arxiv.2303.15922,
title = {Hole doping in compositionally complex correlated oxide enables tunable exchange biasing},
author = {Alessandro R. Mazza and Elizabeth Skoropata and Jason Lapano and Michael A. Chilcote and Cameron Jorgensen and Nan Tang and Zheng Gai and John Singleton and Matthew J. Brahlek and Dustin A. Gilbert and Thomas Z. Ward},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.15922},
year = {2023}
}