低能量μ子探针揭示 RuO2 薄膜的表面局部磁有序
介观与纳米尺度物理
2026-02-16 v2 材料科学
摘要
铈钨 dioxide (RuO2) 近期被提出作为候选等反磁体，其固有磁基态，尤其在薄膜中，仍存争议。本研究旨在阐明 RuO2 薄膜中磁有序性及其空间分布范围。通过脉冲激光沉积和溅射制备厚度为 30 nm 和 33 nm 的 RuO2 薄膜，分别沉积于 TiO2(110) 和 Al2O3(1-102) 衬底上。进行横向磁场 (TF) 下的低能μ自旋旋转/松弛 (LE-μSR) 深度分辨测量，测量温度范围为 4 K 至 290 K。μSR 数据显示，μ注入能量为 1 keV 时，磁信号来源于薄膜的近表面区域（<10 nm），且受影响的体积分数最多约为 8.5%。这种局部化的磁响应在不同的衬底、生长技术和参数设置下均表现出一致性，这表明其来源可能与表面缺陷和维数效应有关。TF-μSR 与深度依赖注入的低能μ子联合使用，提供了 RuO2 薄膜中表面局化、非均匀静磁有序的直接证据，从而帮助解决了文献中存在的差异性结论。这些发现凸显了考虑缩小维度贡献的重要性，激励进一步探讨缺陷、应变和化学计量性质对 RuO2 磁性质，尤其是表面磁性质的作用。
引用
@article{arxiv.2510.08064,
title = {Surface-Localized Magnetic Order in RuO2 Thin Films Revealed by Low-Energy Muon Probes},
author = {Akashdeep Akashdeep and Sachin Krishnia and Jae-Hyun Ha and Siyeon An and Maik Gaerner and Thomas Prokscha and Andreas Suter and Gianluca Janka and Günter Reiss and Timo Kuschel and Dong-Soo Han and Angelo Di Bernardo and Zaher Salman and Gerhard Jakob and Mathias Kläui},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.08064},
year = {2026}
}