通过结构工程诱导强自旋轨道耦合氧化物中的铁磁性
材料科学
2026-02-11 v1 强关联电子
摘要
具有强自旋轨道耦合( SOC)的磁性材料是推动自旋轨道器件发展的关键材料，因其能够实现高效的自旋-电荷转换、复杂的磁性结构、自旋-谷子物理以及其他奇异现象。5d过渡金属氧化物如SrIrO3具有较大的 SOC，但通常表现出准磁性行为，由于能带较宽、费米能级附近态密度较低，伴随较弱的库仑排斥作用。本文展示了在SrTiO3(111)衬片上生长的5d SrIrO3薄膜中诱导出铁磁性。通过衬片诱导的结构工程，实现了沿[111]方向三单元层错层叠的振荡结构，从而稳定了界面处的铁磁态。磁性输运测量显示，在约30 K以下出现异常霍尔效应，在7 K以下霍尔电导出现滞回行为，表明出现铁磁有序。X射线磁性圆二色性进一步支持这些结果。理论分析表明，IrO6八面体网络的结构工程通过增大费米能级附近的态密度，从而稳定Stoner铁磁性。本工作突显了结构工程化5d氧化物在自旋轨道器件中的潜力，通过对SOC诱导磁相的电流控制，可实现更低的能耗和更佳的性能。
引用
@article{arxiv.2507.22638,
title = {Inducing ferromagnetism by structural engineering in a strongly spin-orbit coupled oxide},
author = {Ji Soo Lim and Carmine Autieri and Merit Spring and Martin Kamp and Amar Fakhredine and Pavel Potapov and Daniel Wolf and Sergii Pylypenko and Axel Lubk and Johannes Schultz and Nicolas Perez and Börge Mehlhorn and Louis Veyrat and Mario Cuoco and Fadi Choueikan and Philippe Ohresser and Bernd Büchner and Giorgio Sangiovanni and Ralph Claessen and Michael Sing},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22638},
year = {2026}
}