调控镍酸盐-铁电异质结构中的呼吸模式畸变
材料科学
2025-03-10 v1 强关联电子
摘要
在过渡金属氧化物中，电子-电子相互作用与晶格自由度是金属-绝缘体转变（MIT）和超导性等演生现象的基本要素。钙钛矿型稀土镍酸盐因其伴随呼吸模式畸变的温度驱动 MIT 而受到广泛研究，该畸变与膨胀（3d8L0）和压缩（3d8L2）的 NiO6 八面体的键歧化相关。空间位阻效应控制着 MIT 的起始温度，后者是否伴随复杂的反铁磁自旋排列取决于稀土离子的选择（TMIT>TNeel）。由衬底的对称性和取向决定的氧八面体倾斜界面工程，为调控 TMIT 和 TNeel 提供了一条有效途径，从而表明电声子耦合在镍酸盐薄膜的输运和磁性质中起着关键作用。本文通过共振弹性 X 射线散射和输运实验的结合，展示了在异质外延 PZT(d)/NNO(7 nm)//STO 异质结构中对 TMIT 和 TNeel 的调控，这些异质结构以不同厚度 d 生长的 PZT 层的不同应变和极化状态为特征。对于显示单畴极化状态的完全弛豫 PZT 层，我们发现了预期的 NNO 块体行为。另一方面，对于以极化状态多畴织构为特征的完全应变 PZT，发现了近 30 K 的差异。我们结合 X 射线吸收光谱测量，从底层镍酸盐层改变的呼吸畸变模式角度讨论了我们的结果。我们推断，由极化方向和应变状态强度共同控制的局部不同极化畸变在观察到的 TMIT 和 TNeel 变化中起主要作用。
引用
@article{arxiv.2503.05375,
title = {Tailoring the breathing-mode distortions in nickelate-ferroelectric heterostructures},
author = {Guillaume Krieger and Chia-Ping Su and Hoshang Sahib and Raymond Fan and Paul Steadman and Alexandre Gloter and Nathalie Viart and Daniele Preziosi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.05375},
year = {2025}
}