利用X射线磁圆二色性研究UH2薄膜中的自旋与轨道磁性
材料科学
2025-12-09 v1
摘要
UH2（铀二氢化物）是一种在体块形式中未知的亚稳态相，但可通过薄膜合成获得。我们通过反应性直流溅射在 CaF2(001) 或 Si(001) 基底上制备了 UH2 薄膜，后者配备了一层 Mo 缓冲层以抑制 U-Si 互扩散。在 CaF2 上，UH2 采用萤石型结构，具有近 [1 1 1] 面外织构、四个旋转域和晶格参数 a = 539 ± 3 pm 且无可测量的应变，而 Mo 缓冲的薄膜是多晶的。X 射线光电子能谱证实了完全氢化和最小氧化。磁化和 XMCD 测量显示铁磁有序，居里温度为 120–130 K，铀 5f 矩为 0.9 μB/U，主要由轨道贡献主导（μL ≈ 1.4 μB，μS ≈ −0.5 μB），与 GGA+U 计算结果吻合良好，后者否则会高估自旋和轨道分量的绝对值。CaF2 支撑的较薄薄膜中矩的略微降低归因于表面 U(IV) 物种。这些结果表明薄膜合成能够实现 UH2 的稳定化并直接探测 5f 磁性，为更高铀氢化物和界面工程锕系系统开辟了途径。
引用
@article{arxiv.2512.07183,
title = {Spin and Orbital Magnetism in UH2 Thin Films Studied by X-ray Magnetic Circular Dichroism},
author = {Evgenia A. Tereshina-Chitrova and Mykhaylo Paukov and Oleksandra Koloskova and Amir Hen and Fabrice Wilhelm and Lukas Horak and Mayerling Martinez Celis and Miroslav Cieslar and Ladislav Havela and Andrei Rogalev and Thomas Gouder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07183},
year = {2025}
}