吕伟明教授团队在磁性氧化物的转角电子学领域取得重要进展,相关成果以“Twist-engineered interfacial coupling for tailorable large exchange bias in stacked oxide heterostructures”为题发表在Applied Physics Reviews上。该论文的第一作者为何斌副教授和郭金瑞博士,通讯作者为何斌副教授、颜世申教授和吕伟明教授。
堆叠范德华(vdW)异质结能够实现不同晶格对称性、不同化学计量比功能材料的自由集成,利于开发可印刷、可弯曲、可重构的高性能电子器件。以柔性自支撑氧化物膜为构成单元的堆叠磁性异质结,是深入理解层间磁耦合与磁各向异性、自旋结构之间相互关联的理想体系,也有望突破了传统刚性外延氧化物薄膜在磁性能调控的局限。本研究成功制备了大面积具有原子间距的全氧化物铁磁/反铁磁堆叠异质结,并观测到显著的层间交换耦合效应。该La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)/NiO堆叠异质结可转移至硅片、柔性云母等任意衬底。利用覆盖层(如非晶LaAlO3层)能够缩小vdW异质结的界面间距,大幅增强了层间磁耦合强度。关键的是,具备莫尔超晶格的LSMO/NiO转角异质结的交换偏置场与堆叠角度密切相关,主要是由于转角可调控铁磁自旋与反铁磁自旋之间的耦合夹角。其中堆叠角度为20o的 LSMO/NiO 转角异质结交换偏置场可达 180 Oe,是刚性外延异质结的 1.8 倍。本研究系统探究了全氧化物vdW界面处的磁相互作用,为氧化物转角电子学领域提供了新的研究思路,同时对下一代可印刷自旋电子器件具有重要应用价值。

论文链接 https://doi.org/10.1063/5.0323008