硅兼容的离子控制实现关联氧化物体系中的多态磁电相变
材料科学
2025-09-09 v1 强关联电子
摘要
实现室温铁磁绝缘体——低功耗自旋电子学的关键使能者——长期面临铁磁有序与绝缘体中间接交换相互作用之间的权衡挑战。离子演化通过调控电荷-晶格-轨道-自旋相互作用，提供了获取超越传统掺杂范式的奇异磁电态和物理功能的诱人机会。在此，我们展示了 LSMO 体系中磁电态的精确磁离子控制，巧妙地实现了硅兼容的室温以上弱铁磁绝缘态。尤为值得注意的是关联 LSMO 体系中离子-电荷-自旋耦合的解耦，这是阐明其底层物理起源的主要障碍，而该过程同时产生了一个以弱铁磁半金属态为特征的涌现中间态。得益于 SrTiO3 缓冲层作为外延模板促进界面异质成核，氢化使硅上集成的 LSMO 实现了多样化的磁电态，完全兼容传统半导体工艺。借助理论计算和光谱技术，LSMO 中氢致磁电相变由能带填充控制与双交换相互作用的抑制所驱动。我们的工作不仅为探索关联体系中的奇异量子态定义了一种新颖的设计范式，具有变革自旋电子学的潜力，而且通过解耦离子-电荷-自旋耦合从根本上揭示了离子演化的物理起源。
引用
@article{arxiv.2509.06561,
title = {Silicon-Compatible Ionic Control over Multi-State Magnetoelectric Phase Transformations in Correlated Oxide System},
author = {Xuanchi Zhou and Jiahui Ji and Wentian Lu and Huihui Ji and Chunwei Yao and Xiaohui Yao and Xiaomei Qiao and Guowei Zhou and Xiaohong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.06561},
year = {2025}
}