超薄 SrRuO3 薄膜中氧八面体倾斜驱动的拓扑霍尔效应
材料科学
2019-09-04 v1
摘要
拓扑自旋织构作为一类新兴的拓扑物质，为信息存储与处理提供了介质。近期发现的拓扑霍尔效应（THE）被视为电学探测非平庸自旋织构的指纹。但氧化物中 THE 的起源仍不明晰。在此我们报道在生长于 SrTiO3(001) 衬底上的超薄（单位晶胞，u.c.）4d 铁磁性 SrRuO3 薄膜中观测到 THE，其可归因于单层 SrRuO3 中手性有序的自旋结构（即类斯格明子），而无需与 5d 氧化物 SrIrO3 层接触。揭示表明，由局域正交-四方结构相变诱发的 RuO6 八面体倾斜存在于 SrRuO3/SrTiO3 界面处，这自然打破了反演对称性。我们的理论计算表明，由于反演对称破缺与 4d SrRuO3 的强自旋轨道相互作用，产生了 Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用。该 DM 相互作用可稳定 Néel 型磁斯格明子，进而解释了输运中观测到的 THE。RuO6 八面体倾斜诱导的 DM 相互作用为拓扑自旋织构及其所致 THE 的电学调控提供了途径，并已由实验与理论共同证实。除基础意义外，本工作对氧化物中 THE 及其电学操控的理解可推动低功耗拓扑电子与自旋电子学应用。
引用
@article{arxiv.1811.09075,
title = {Oxygen-Octahedral-Tilting-Driven Topological Hall Effect in Ultrathin SrRuO3 Films},
author = {Youdi Gu and Yi-Wen Wei and Kun Xu and Hongrui Zhang and Fei Wang and Fan Li and Muhammad Shahrukh Saleem and Cui-Zu Chang and Jirong Sun and Cheng Song and Ji Feng and Xiaoyan Zhong and Wei Liu and Zhidong Zhang and Jing Zhu and Feng Pan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.09075},
year = {2019}
}
备注
36 pages, 5 figures