近年來人工外延異質(zhì)結(jié)受到廣泛關(guān)注,其界面現(xiàn)象和多自由度糾纏的電子態(tài)導致的新奇電子學和磁性狀態(tài)引起了大家的興趣。目前,兩個非磁材料界面出現(xiàn)磁性是自旋電子學器件構(gòu)成中新奇的特性之一。盡管理論預測兩個反鐵磁超晶格界面或者反鐵磁和順磁的界面可以出現(xiàn)鐵磁序,近二十多年來界面磁性一直在全氧化物或者金屬與氧化物的界面被報道,并通過界面電荷轉(zhuǎn)移、結(jié)構(gòu)耦合、軌道重組或者陽離子重組基礎上的交換耦合作用調(diào)控等幾種機制來解釋這一新穎的現(xiàn)象,但是過渡金屬氧化物與氮化物界面的磁性還從來沒有被報道過。
中國科學院物理研究所的郭爾佳研究員和金奎娟研究員課題組,利用等離子體輔助的脈沖激光沉積技術(shù)生長了由反鐵磁的Cr2O3和CrN構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)(Cr2O3/CrN)。他們通過合肥光源磁性圓二色(XMCD)實驗站的矢量電磁鐵系統(tǒng)獲得了不同溫度下Cr原子的磁圓二色譜,明確了在Cr2O3/CrN中觀察到的鐵磁性是來源于界面的Cr原子。進一步通過加和定則確定出在86 K溫度下,單個Cr原子的軌道磁矩是~0.03 μB,而自旋磁矩是~0.1 μB。這個工作為人們提供了一個研究新奇物理特性的新型量子界面,也為研究低維量子異質(zhì)結(jié)中的量子序和發(fā)現(xiàn)新物態(tài)提供了新思路。相關(guān)研究成果以“Room-Temperature Ferromagnetism at an Oxide-Nitride Interface”為題發(fā)表在《美國物理評論快報》上。
