探寻铁磁绝缘体——Mg-Ti-O薄膜中结构控制的磁性
材料科学
2019-09-04 v1 应用物理
摘要
铁磁绝缘体薄膜可通过自旋波传递信息，避免电荷位移与涡流损耗。高温绝缘铁磁材料的稀缺阻碍了基于自旋波器件的发展。化学计量镁钛矿MgTiO具有一种电子能带结构，其中所有能带全满或全空，为顺磁绝缘体。MgTiO钛铁矿由有序八面体与阳离子网络构成，其中三分之一八面体空缺，三分之一容纳镁，三分之一容纳钛。放弃这些特征后，可形成丰富多样的不同磁结构。我们的实验与电子能带结构计算表明，Mg-Ti-O薄膜的磁性与电性可通过八面体中Mg与Ti阳离子的排布及丰度被剧烈改变与控制。富钛绝缘与富镁半导薄膜在升高温度下呈铁磁性。薄膜中铁磁绝缘相的存在与起源并不明显——基于Goodenough与Kanamori确立的规则的预期是顺磁或反铁磁有序。我们表明，具有相同化学计量比的铁磁与顺磁相可仅通过重排阳离子获得，从而允许多层结构中的无缺陷界面。
引用
@article{arxiv.1906.10975,
title = {In Quest of a Ferromagnetic Insulator -- Structure Controlled Magnetism in Mg-Ti-O Thin Films},
author = {Johannes Frantti and Yukari Fujioka and Christopher Rouleau and Alexandra Steffen and Alexander Puretzky and Nickolay Lavrik and Ilia N. Ivanov and Harry M. Meyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.10975},
year = {2019}
}