SrRuO3的材料挑战：从传统电子学到量子电子学

对更快和更小型化电子器件的需求正挑战科学家开发基于不同于电子电荷的量子自由度的新型电子学。在这一常被称为量子电子学的快速发展领域中，金属氧化物钙钛矿SrRuO3可因其多样的物理性质发挥重要作用，这些性质已被深入研究，且大多针对传统电子学。除了化学稳定、易于高质量制备并可在许多氧化物上外延生长——这些也都是传统电子学所需的特性——SrRuO3还具有对量子电子学有趣的性质，如巡游铁磁性及金属行为、磁各向异性与自旋轨道耦合的强关联、应变可调磁化、反常霍尔与贝里效应。在本研究进展中，在描述SrRuO3中自旋、轨道、晶格与拓扑量子自由度相互作用产生的主要现象后，我们讨论仍待解决以实现对这些现象控制的挑战。随后我们给出SrRuO3用于传统与量子电子学器件最具前景应用的展望。我们提出新器件构型并讨论其实现中的材料挑战。对于传统电子学，我们挑选出SrRuO3器件相较现有器件可带来竞争优势的应用。对于量子电子学，我们提出可帮助深入理解SrRuO3中量子效应以用于量子技术的器件。最后我们展望了SrRuO3尚待发现的特性及可能由此衍生的应用。