Influence of particle size and agglomeration in solid oxide fuel cell cathodes using manganite nanoparticles
在这项工作中，我们研究了粒度和团聚的影响，在固体氧化物燃料电池阴极的性能与纳米粒子的La0.8Sr0.2MnO3。我们遵循基于液体混合方法的两条合成路线。在这两个程序中，我们引入了额外的试剂，以分离锰氧化物颗粒。我们通过电化学阻抗谱在对称（阴极/电解质/阴极）电池中评价阴极性能。通过用于阴极烧结的温度来调节粒度。我们的研究结果表明，颗粒的解聚，有助于提高阴极性能。然而，性能与颗粒尺寸的依赖性尚不清楚，因为对于每种合成路线获得了不同的趋势。作为一个共同特征，具有最低面积比电阻的阴极是在最高温度下烧结的阴极。该结果表明，与阴极/电解质烧结质量相关的附加因素与粒度的影响叠加，然而，需要进一步的工作来澄清该问题。通过解聚获得的增强表明，使用这种方法值得考虑用于开发高性能的固体氧化物燃料电池电极。
2018-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Imaging Oxygen Defects and their Motion at a Manganite Surface
锰氧化物是技术上重要的材料，广泛用作固体氧化物燃料电池阴极：它们还显示出电阻。氧的体扩散和表面交换过程对于催化作用是至关重要的，并且对锰氧化物的许多研究已经将电阻与电化学氧迁移联系起来。个别氧缺陷的直接成像是必要的，以支持这些重要的过程的理解。目前不可能大量收集所需的图像，但扫描隧道显微镜可以提供表面的此类数据。在这里，我们显示了第一个原子分辨率的图像氧缺陷在锰氧化物表面。我们的实验还揭示了缺陷动力学，包括氧吸附原子迁移，空位吸附原子复合和吸附原子双稳态。除了为描述过渡金属氧化物界面处氧迁移的微观结构的测试模型提供实验基础之外，我们的工作解决了为什么扫描隧道显微镜对层状锰氧化物比对铜氧化物更具挑战性的长期难题。
2011-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Anisotropy and Its Structural Origins in Ru-Substituted Manganite Films
本研究通过10% Ru取代的La0.7Sr0.3MnO3薄膜，揭示了强垂直磁化与各向异性面内磁化的来源，即Ru取代、结构畸变及一维周期性调制，为室温氧化物自旋电子存储器件提供新途径。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Competition between covalent bonding and charge transfer at complex-oxide interfaces
在这里，我们研究了铜酸盐/锰氧化物界面的电子性质。利用原子分辨电子显微镜和能谱技术，我们制作了一幅亚纳米尺度的过渡金属氧化态分布图，它位于高$T_c$超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$和巨磁电阻化合物（La，Ca）MnO $_3$之间的界面上.电子从锰氧化物到铜氧化物的净转移具有特殊的非单调电荷分布。模型计算合理化的配置文件之间的竞争标准的电荷转移趋势（由于带失配），强化学键合效应的界面，和Cu取代到Mn晶格，具有不同的特征长度尺度。
2014-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spintronic Functionalities in Multiferroic Oxide-based Heterostructures
同时显示电磁长程序的材料系统的列表很短。然而，氧化物集中了许多多铁性的例子，在某些情况下，具有大的磁电耦合。因此，一个富有成果的研究领域已经出现的同时巩固自旋电子学。多铁性和自旋电子学之间的协同作用是不可避免的，因此多铁性材料中自旋电子功能的表征是相当丰富的。本章的目的是审查氧化物异质结构的磁电耦合证明通过自旋电子功能（即磁阻，各向异性磁阻，巨磁阻或隧道磁阻）。
2017-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Persistent metal-insulator transition at the surface of an oxygen-deficient, epitaxial manganite film
氧的化学计量比对复合氧化物的物理和化学性质有很大的影响。例如催化和电化学中的大多数功能特别取决于氧化学计量的控制。为了了解缺氧复合氧化物的本征表面的基本性质，我们报告在原位温度相关的扫描隧道光谱实验原始缺氧，外延锰氧化物薄膜。虽然这些膜是绝缘的，在随后的非原位在平面内的电子输运实验在所有温度下，原位扫描隧道光谱数据显示，这些膜的表面表现出金属-绝缘体转变（MIT）在120 K，符合铁磁有序的小集群在大部分的缺氧膜的发病。非化学计量比薄膜的表面MIT转变温度与完全氧化的体相的惊人接近表明，在表面区域中的电子性质不会受到体相中氧不足的显著影响。这对理解和功能设计复杂的氧化物及其具有特定电子性质的催化，氧化物电子学和电化学界面具有重要意义。
2014-01-28 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Investigation of Ferromagnetism and Ferroelectricity in Bismuth Manganite
我们目前的局部自旋密度近似（LSDA）赝势计算的钙钛矿结构的氧化物，铋锰氧化物（BiMnO3）的结果。通过首先计算高对称立方相的总能量和能带结构，然后依次降低磁性和结构对称性，确定了铋锰氧化物与其他钙钛矿锰氧化物之间差异的起源。我们的研究结果表明，铋阳离子和氧阴离子之间的共价键稳定不同的磁性和结构相相比，稀土锰氧化物。这与最近的实验结果一致，表明掺杂的铋锰氧化物中的电荷有序性增强。
1998-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Coupled magnetic and elastic properties in LaPr(CaSr)MnO manganites
我们研究了一系列锰氧化物，La 0.225Pr 0.4（Ca 1-xSrx）0.375MnO3系统。x = 0样品是锰氧化物中相分离研究的原型化合物，其中铁磁相和电荷有序反铁磁相共存。Sr 2+取代Ca 2+逐渐使系统变成均匀的铁磁体。我们的研究结果表明，材料的结构起着重要的作用，在所观察到的磁性。在冷却时，在低于100 K的温度下，晶格的强烈收缩之后是磁化强度的增加。这是通过热膨胀和磁致伸缩测量观察到的，在这些相分离的化合物中提供磁弹性耦合的明显证据。
2016-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic Interactions in Transition-Metal Oxides
本文介绍了基于磁力定理的自旋密度泛函理论分析原子间磁相互作用的一般框架，并将其与过渡金属氧化物的模型联系起来，给出了几个例子，说明这种方法如何用于分析钙钛矿锰氧化物、双钙钛矿和烧绿石化合物的磁性质。
2003-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Antiferromagnetic insulatronics: spintronics in insulating 3d metal oxides with antiferromagnetic coupling
反铁磁过渡金属氧化物是在基于自旋的电子学的背景下建立并广泛研究的材料系统，通常用作基于交换偏置的存储器件中的无源元件。目前，由于最近对长距离自旋输运、电流诱导开关和太赫兹发射的观察，主要的兴趣已经恢复。因此，绝缘过渡金属氧化物现在被认为是新型自旋电子器件中活性元素的有吸引力的候选者。在这里，我们讨论了一些最有前途的材料系统，并强调了最近在读取和写入反铁磁有序的进展。本文旨在对反铁磁绝缘电子学领域的研究现状和未来发展方向进行综述。
2023-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Electric-field control of oxygen vacancy and magnetic phase transition in cobaltite/manganite bilayer
通过改变电场对单层氧化层中的氧空位（V_O）进行操纵，可以对基态产生显著的调制。然而，在许多具有强应用电势的氧化物多层膜中，例如铁电隧道结和固体氧化物燃料电池，由于不同层之间复杂的V_O输运，理解不同层在外加电场下的V_O行为仍然是一个挑战。本文报道了通过扫描外加电压对钴酸盐/锰酸盐（SrCoO_（3-x）/La_（0.45）Sr_（0.55）MnO_（3-y））异质结构中V_O的可逆调控和相应的固定磁相变序列。磁性相变序列证实了复合双层膜体系中电场诱导的V_O生成/湮灭的优先顺序主要由V_O生成能和吉布斯自由能差决定，并得到了理论分析的支持。我们不仅实现了氧化物双层膜中磁性相变的可逆操纵，而且为异质结构中V_O工程的电场控制提供了新的见解。
2017-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Emergent Spin-Filter at the interface between Ferromagnetic and Insulating Layered Oxides
我们报道了界面感应磁化对铁磁锰氧化物La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_{3}$和绝缘铜酸盐PrBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$组成的磁性隧道结输运性质的强烈影响。与通常观察到的隧道磁阻随温度降低而稳定增加相反，该系统在低温下表现出突然的异常降低。有趣的是，这种异常行为可以归因于锰氧化物接触的正自旋极化和界面诱导的Cu磁化的负自旋过滤器效应之间的竞争。
2013-12-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Terahertz magnetoelectric response via electromagnons in magnetic oxides
由光电场驱动的太赫兹磁共振，现在被称为电磁振子，由于其未来自旋电子学的强有力候选者而引起了人们的兴趣。电磁振子的一个独特特性是太赫兹磁致变色，这是一种由外部磁场引起的颜色变化，最近在六角铁氧体中得到了证实。以钙钛矿锰氧化物和六角铁氧体为模型，从对称交换机制的角度讨论了电磁振子活性的电流低估。
2011-07-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tunable and Enhanced Rashba Spin-Orbit Coupling in Iridate-Manganite Heterostructures
剪裁自旋轨道相互作用和库仑排斥是观察氧化物界面磁各向异性和拓扑自旋织构等奇异物理现象的关键特征。我们的研究提出了一种新型平台，通过调整LaMnO 3生长条件来设计LaMnO 3/SrIrO 3（3d-5d氧化物）界面的磁性和自旋轨道耦合，通过电荷转移控制晶格位移和自旋相关界面耦合。我们报告了一个可调的和增强的界面诱导的Rashba自旋轨道耦合和Elliot-Yafet自旋弛豫机制在LaMnO 3/SrIrO 3双层的LaMnO 3的底层磁序的变化。我们还观察到增强的自旋轨道耦合强度LaMnO 3/SrIrO 3相比，以前报道的SrIrO 3层。X射线光谱测量揭示了Mn的定量价态及其对电荷转移的影响。此外，我们进行了角度相关的磁阻测量，这表明在SrIrO 3的磁邻近效应的签名，同时反映了LaMnO 3的磁序。因此，我们的工作表明了一种新的路线，工程师的接口诱导Rashba自旋轨道耦合和磁邻近效应在3d-5d氧化物界面，这使得SrIrO 3自旋电子学应用的理想候选人。
2020-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Emergence of insulating ferrimagnetism and perpendicular magnetic anisotropy in 3d-5d perovskite oxide composite films for insulator spintronic
具有强垂直磁各向异性（PMA）的磁性绝缘体在探索纯自旋电流现象和开发超低耗散自旋电子器件中起着关键作用，因此开发新材料平台具有重要意义。本文报道了用脉冲激光淀积的双靶烧蚀法外延生长不同晶向的La 2/3Sr 1/3 MnO 3（LSMO）-SrIrO 3（SIO）复合氧化物薄膜（LSMIO）。LSMIO薄膜具有高的结晶质量，LSMO和SIO在原子水平上均匀混合。观察到铁磁和绝缘的输运特性，与温度相关的电阻率很好地拟合莫特可变程跳跃模型。此外，LSMIO膜显示出强PMA。通过进一步构建亚铁磁绝缘体LSMIO和强自旋轨道耦合SIO层的全钙钛矿氧化物异质结构，观察到显著的自旋霍尔磁电阻（SMR）和类自旋霍尔效应霍尔效应（SH-AHE）。这些结果说明亚铁磁绝缘体LSMIO在开发全氧化物超低耗散自旋电子器件中的潜在应用。
2022-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Charge and orbital order in transition metal oxides
本文简要介绍了过渡金属氧化物中的复杂现象，这些现象既有电荷有序，也有轨道有序，还有电荷和轨道的联合有序，通常还伴有磁有序。有人认为，所有类型的上述有序相在这些系统中遵循强库仑相互作用的结果之间的竞争不稳定性对各种类型的磁秩序和优化增益的动能在掺杂系统中的某些妥协。这种竞争提供了一个自然的解释条纹秩序中观察到的掺杂铜酸盐，镍酸盐和锰氧化物。在未掺杂的相关绝缘体与轨道自由度的轨道秩序稳定特定类型的各向异性磁相，我们对比的情况下，解耦的自旋和轨道自由度的锰氧化物与纠缠的自旋轨道状态，决定某些相当奇特的现象中观察到的钙钛矿钒酸盐在有限的温度。这些复杂系统的理论方法中的成功的概念的例子，并指出当前感兴趣的一些开放的问题。
2010-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Engineering Transport in Manganites by Tuning Local Non-Stoichiometry in Grain Boundaries
界面主导材料如纳米晶薄膜已经成为能够设计广泛用于能源和信息技术的过渡金属氧化物的功能特性的迷人的一类材料。特别地，已经证明锰氧化物晶界中的应变诱导缺陷通过增强其氧质量传输同时减弱其电子和磁有序性而深刻地影响其功能性质。在这项工作中，这些戏剧性的变化的起源是相关的第一次与强烈修改的阴离子和阳离子组合物在应变晶界区域附近。我们还能够通过调整膜中的总阳离子含量来改变晶界组成，这代表了一种新的和强大的工具，超越了经典的空间电荷层效应，用于工程金属氧化物薄膜的电子和质量传输特性，可用于收集相关的固态器件。
2019-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Tunable magnetic interaction at the atomic scale in oxide heterostructures
我们报告的一些结构相同，但化学上不同的过渡金属氧化物的系统研究，以确定如何材料的特定属性，如组合物和应变影响异质结构的界面处的属性。我们的研究考虑了一系列的结构，包含两层铁磁SrRuO3，与反铁磁绝缘锰氧化物夹在中间。结果表明，如何控制界面铁磁性的强度和相对取向的关联电子材料的方法，通过价态变化和衬底诱导的应变，分别。
2010-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic proximity effect at the interface of two-dimensional materials and magnetic oxide insulators
本综述聚焦二维材料与磁性氧化物绝缘体界面的磁近邻效应，介绍了由磁交换和自旋轨道耦合引发的独特自旋现象，并展望了基于自旋输运的混合器件在信息存储与逻辑器件中的应用及挑战。
2023-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Perovskite oxide heterojunction for Rashba-Dresselhaus assisted antiferromagnetic spintronics
实现基于反铁磁自旋电子学新兴原理的技术的一个主要障碍是缺乏合适的材料。在本文中，我们提出了一种设计的极|钙钛矿氧化物的非极性异质结构，其中SrIrO 3的单个晶胞夹在LaAl O 3的薄膜和SrTiO 3的基底之间。在密度泛函理论+ Hubbard U +自旋轨道耦合的框架下，我们的计算揭示了一个二维导电层，在界面处有电子和空穴口袋，表现出强烈的各向异性Rashba-Dresselhaus效应以及非共线反铁磁性，表明实现自旋轨道矩的可能性。各向异性Rashba-Dresselhaus效应的一个有洞察力的物理模型很好地解释了我们的结果，提供了Rashba-Dresselhaus系数的估计并说明了赝自旋方向。我们还观察到Ti 3d空带的邻近诱导的突出Rashba样效应。我们的结果表明，异质结构可能具有反铁磁自旋电子学的基本成分，值得实验验证。
2020-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent c-axis magnetic helix in manganite-nickelate superlattices
用X射线共振磁反射仪研究了（La 2/3Sr 1/3 MnO 3）9/（LaNiO 3）3超晶格的磁有序性质。我们观察到一个新的c轴磁螺旋状态的（LaNiO 3）3层，从来没有报道在镍酸盐，介导的铁磁（La 2/3Sr 1/3 MnO 3）9层之间的~ 130度的磁耦合，说明功率的x射线发现复杂的氧化物界面的磁状态。共振非弹性X-射线散射和X-射线吸收光谱表明，Ni-O配体空穴状态从散装LaNiO 3主要是由于从Mn的界面电子转移填充，驱动的Ni轨道更接近原子状的3d 8配置。我们讨论了这种电子配置所施加的约束所观察到的磁结构的微观起源。在（La 2/3Sr 1/3 MnO 3）9/（LaNiO 3）3中磁螺旋的存在对于模拟该系统的潜在自旋电子学功能是至关重要的，并且对于设计一般新型器件中的涌现磁性可能是重要的。
2018-06-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Emerging interfacial magnetization in isovalent manganite heterostructures driven by octahedral coupling
本研究针对等价锰氧化物异质结的界面磁性调控问题，结合极化中子反射技术与密度泛函理论计算，发现界面八面体旋转改变引发磁交换相互作用，确定界面磁改性长度约8个晶胞，并预测低温交换偏置效应。
2023-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Realistic Modeling of Complex Oxide Materials
由于许多过渡金属氧化物的电子和磁性可以通过外部因素如温度、压力、电场或磁场有效地控制，它们被认为是具有各种应用前景的材料。从电子结构的观点来看，这些现象通常与一小群接近费米能级的状态的行为有关。本项目的基本思路是在第一性原理密度泛函理论的基础上，构建费米能级附近态的低能模型，并利用现代多体技术对该模型进行研究。在对该方法进行简要回顾后，将通过一些实例说明这种方法的能力，包括RVO 3中的多铁性锰氧化物和自旋-轨道-晶格耦合现象（R为三价元素）。
2010-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic Origins of Magnetic Anisotropy in Ru-substituted Manganite Films
Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
Ru掺杂锰ite薄膜中磁各向异性的原子起源研究揭示了Ru单离子各向异性和Ru-Mn反铁磁耦合对磁性的影响，为设计先进磁性材料提供新方向。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High On/Off Ratio Memristive Switching of Manganite-Cuprate Bilayer by Interfacial Magnetoelectricity
忆阻开关是新一代电子器件的基础。忆阻器是双端器件，其中通过重新分布点缺陷来接通和关断电流，例如，这是很难控制的。已经探索了基于替代机制的忆阻器，但是实现电子器件中所期望的高开/关比和低开关能量仍然是一个挑战。在这里，我们报告的忆阻开关的La 0.7Ca 0.3MnO 3/PrBa 2Cu 3 O 7双层膜的开/关比大于10^3，并证明这种现象源于一种新型的界面磁电。使用从第一性原理计算的结果，我们表明，一个外部电场诱导的微妙位移的界面Mn离子，开关/关闭的界面磁性“死”层，导致在忆阻行为的自旋极化电子输运整个双层。切换的界面性质需要低能量成本约十分之一的阿托焦耳写入/擦除一个“位”。我们的研究结果表明锰氧化物/铜酸盐系统和其他过渡金属氧化物结在忆阻应用的新机会。
2015-03-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Transformation of spin information into large electrical signals via carbon nanotubes
自旋电子学（spintronics）利用电子的磁性，并在磁盘驱动器读取头的自旋阀中进行商业开发。目前，在基于对注入自旋极化源极和漏极之间的半导体沟道中的自旋的操纵的新型自旋电子器件中使用工业相关的半导体具有广泛的兴趣。然而，自旋信息到大的电信号的转换受到自旋弛豫的限制，使得磁阻信号低于1%。我们克服了这一长期存在的问题，在自旋电子学证明在5 K的非磁性通道是一个多壁碳纳米管，跨越1.5微米的高度自旋极化的锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的外延电极之间的间隙在设备中的61%的大磁阻效应。这种改进的出现是因为纳米管中的自旋寿命由于碳的小的自旋-轨道耦合而长，因为高的纳米管费米速度允许载流子停留时间不显著超过该自旋寿命，因为锰氧化物保持高度自旋极化直到锰氧化物-纳米管界面，并且因为界面势垒具有适当的高度。我们支持后者的声明，关于接口使用密度泛函理论计算。我们用这种化学性质和几何形状都不同的材料所做的实验的成功，应该会激发未来自旋电子学在材料选择上的冒险精神
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tuning of Magnetic and Electrical Properties in Complex oxide Thin Films Deposited By Pulsed Laser Deposition
锰酸镧，LaMnO（LMO）是一类空穴掺杂（例如La 1-xCaxMnO 3，La 1-xSrxMnO 3）和电子掺杂（例如La 1-xCaxMnO 3）的母体化合物。La 1-xCexMnO 3、La 1-xSnxMnO 3）钙钛矿复合氧化物材料。自旋、晶格、电荷和轨道自由度之间的强相关性是这类材料（通常称为锰氧化物）的标志。这些自由度的竞争和相互作用导致了广泛的有趣的电子行为，包括半金属性，巨磁阻等，虽然已经进行了大量的实验研究的空穴掺杂和电子掺杂的对应物，母系统LMO仍然很少研究。这可归因于难以制造化学计量LMO（无论是块状多晶、单晶还是薄膜）。在LMO薄膜中存在双交换和反铁磁超交换等相互作用，导致了LMO薄膜的铁磁性。本计画的工作是针对化学计量LMO的薄膜的制作与特性，以及其结构、磁性与电学的研究。
2017-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer across transition metal oxide interfaces: emergent conductance and new electronic structure
采用密度泛函理论和动力学平均场论计算方法研究了由钒酸盐和锰氧化物钙钛矿和Ruddlesden-Popper结构材料交替层组成的人工超晶格中的栅内电荷转移。我们发现，钒和锰之间的电负性差异导致适度的电荷转移从VO 2到MnO 2层中的钙钛矿和Ruddlesden-Popper基超晶格，导致空穴掺杂的VO 2层和电子掺杂的MnO 2层。比较钙钛矿和Ruddlesden-Popper基异质结构提供了对顶端氧的作用的见解。我们的第一性原理模拟表明，异质结构提供的内部电荷转移和量子限制的组合是一种强有力的方法来设计过渡金属氧化物的电子结构和定制相关效应。
2015-01-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Harnessing the Duality of Magnetism and Conductivity: A Review of Oxide based Dilute Magnetic Semiconductors
本文综述了氧化物基稀磁半导体的历史、导电类型分类、室温铁磁性起源机制及其在磁光、透明铁磁体和自旋太阳能电池等自旋电子学器件中的应用前景。
2024-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic and microwave properties of (Ni,Co)Fe2O4-ferroelectric and (La,Ca,Sr)MnO3-ferroelectric multilayer structures
对具有强磁电耦合的层状铁磁-铁电氧化物进行了结构、磁性和铁磁共振特性的研究。样品中含有厚膜的铁氧体或取代镧锰的铁磁相和锆钛酸铅的铁电相，并在高温下烧结。结果表明，无缺陷的铁氧体，但由于在界面处的扩散锰氧化物参数恶化，并占在锰氧化物-PZT样品的磁电耦合差。
2003-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Inverse spin Hall effect in a complex ferromagnetic oxide heterostructure
复合氧化物异质结构是后CMOS多功能器件的热门候选材料。特别是在自旋电子学应用中，铁磁氧化物可能发挥关键作用，因为它们可以表现出非常高的自旋极化。实际上，在自旋电子学中已经有大量的例子，特别是在自旋泵浦和逆自旋霍尔效应（ISHE）\cite{Azevedo2011, Czeschka2011, Hahn2013, Obstbaum2014}领域。虽然复合氧化物在这些实验中被用作自旋电流的来源，但它们从未被证明可以作为表现出ISHE的自旋阱。在这里，我们表明，在异质结构组成的La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_{3}$（LSMO）和SrRuO $_{3}$（SRO）的低温铁磁体SRO可以作为一个自旋阱，并表现出相当大的ISHE，甚至低于其居里温度持续。这一结果为全氧化物异质结构在自旋电子学中的应用开辟了新的可能性，并可能显著地扩展自旋霍尔效应及相关现象的研究。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring magnetic profiles at manganite surfaces with monolayer resolution
基于锰氧化物的磁性隧道结（MTJ）的性能受到结界面处存在的磁化强度降低的影响，这最终导致注入电流的自旋极化;这种行为归因于磁性“死层”，其通常将几个单元电池延伸到锰氧化物中。共振条件下的X射线磁散射（XRMS）是一种最具创新性和有效的技术，以提取表面或界面磁化分布与亚纳米分辨率，最近才被应用于氧化物异质结构。在这里，我们提出了我们的方法来表征这种异质结构的表面和界面的磁化，使用XRMS技术，在BEAR光束线（Elettra同步加速器，的里雅斯特）进行。在镜面反射几何形状中进行测量，切换光的左/右椭圆偏振以及散射平面中的磁化方向。为了更好地分析干涉现象，针对至少四个不同的掠射角跨Mn L2，3边缘收集光谱。所得的反射率光谱已被仔细地拟合，以获得磁化曲线，尽可能减少自由参数的数量。在感兴趣的频率范围内的样品（折射率的实部和虚部）的光学常数，通过在两个磁化状态和随后的Kramers-Kronig变换的吸收测量，允许在不同温度下的磁化曲线的定量拟合。我们将这种方法应用于研究在SrTiO 3（001）衬底上生长的La 2/3Sr 1/3 MnO 3（001）外延薄膜的暴露于空气的表面。
2009-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamical control of orbital occupations via a ferroelectric-induced polar state in metallic manganites
在过渡金属阳离子上轨道简并性的破坏以及由此产生的这些轨道的不平等电子占据提供了对金属氧化物中的电子密度和自旋有序的有力杠杆。在这里，我们展示了如何通过切换铁电极化来动态调制铁电/锰氧化物界面处的Mn原子上的轨道布居。轨道占有率的变化可达10%，大大超过了块状锰氧化物的轨道占有率。这种可翻转的轨道分裂在很大程度上是由铁电极性位移到界面区域的传播控制的，这是一种在本体中不存在的结构图案，并且是界面所特有的。我们使用{ \it ab initio}理论，外延薄膜生长，和扫描透射电子显微镜来验证预测的界面极性状态和伴随的轨道分裂。
2014-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Lanthanide impurities in wide bandgap semiconductors: a possible roadmap for spintronic devices
采用第一性原理计算和Hubbard势修正的全电子方法，研究了纤锌矿氮化镓和氧化锌中镧系（Eu ~ Tm）杂质的电子性质.结果表明，4f相关的能级保持在两种材料的带隙之外，与最近的唯象模型，基于实验数据的良好协议。此外，掺杂镧系元素杂质的氧化锌成为n型材料，显示出4f相关的自旋极化态和载流子之间的耦合。这种耦合可以产生自旋极化电流，这可能导致自旋电子器件中的应用。
2013-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Transparent Conductors for Spintronic Applications
本文提出兼具透明、导电与磁性的新型透明导体，通过高通量第一性原理筛选，发现过渡金属掺杂可实现高达90%的自旋过滤并保持90%以上透明度，用于自旋电子学。
2023-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Spin - Phonon Coupling in Nickel Oxide Determined from Ultraviolet Raman Spectroscopy
氧化镍（NiO）已被广泛研究用于从电化学到太阳能电池的各种应用[1，2]。近年来，NiO作为自旋电子器件的反铁磁（AF）绝缘体材料引起了广泛关注[3-10]。理解NiO中的自旋-声子耦合是其功能化的关键，并且使AF自旋电子学能够实现超高速和低功耗的承诺[11，12]。然而，尽管其作为示例性AF绝缘体和用于研究相关电子系统的基准材料的状态，但关于NiO中的自旋-声子相互作用和相关的能量耗散通道知之甚少。此外，对于NiO中电子、声子和磁振子能量的实验值和理论值之间的巨大差异存在长期争议[13-23]。这种知识的差距是由NiO光学选择规则，高尼尔温度和在可见光拉曼光谱中的磁振子带的主导地位，这排除了传统的方法来研究这种相互作用解释。在这里，我们表明，通过使用紫外（UV）拉曼光谱可以提取NiO中的自旋-声子耦合系数。我们建立了与其他材料不同的是，Ni原子的自旋与纵向光学（LO）声子的相互作用比与横向光学（TO）声子的相互作用更强，并对声子能量产生相反的影响。自旋-声子耦合的特性与密度泛函理论计算的趋势一致。所获得的结果揭示了AF绝缘体中自旋-声子耦合的本质，并可能有助于开发创新的自旋电子器件。
2017-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conduction of spin currents through insulating oxides
自旋电子学是电子学的一个领域，其基础是使用电子自旋而不是其电荷。最近在纯自旋电流（即与常规电荷电流不相关的角动量转移）的操纵方面的进展为构建具有低能耗的基于自旋的器件开辟了新的机会。它还允许在自旋电子器件中集成铁磁绝缘体，作为自旋源或自旋导体，使用它们的磁激发来传播自旋信号。反铁磁绝缘体属于另一类材料，即使具有更高的群速度，也可以维持磁激发。因此，它们具有作为角动量导体的潜力，有可能制造更快的自旋器件。在另一端，自旋电子电路中也需要角动量绝缘体。本信强调了一些基本功能相关的自旋电流传导，基于测量的角动量传输在反铁磁NiO和非磁性轻元素绝缘体SiO $_2$。
2013-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Boosting spin-orbit torque efficiency in spin-current generator/magnet/oxide superlattices
磁性材料的有效操纵对于自旋电子学至关重要。在自旋电流发生器/磁体双层中，每磁性层厚度的自旋-轨道转矩的效率与磁性层厚度成反比，导致在具有大磁性层厚度的应用中的相当大的功率增加。在这里，我们开发了一个3D自旋轨道材料方案，其中自旋力矩效率可以显着提高堆叠[自旋电流发生器/磁体/氧化物]n超晶格，与氧化物层打破反转对称。相比之下，自旋力矩减少[自旋电流发生器/磁铁]n超晶格缺乏反转对称性破缺。这些结果推进磁多层膜中的自旋轨道力矩的理解，并建立自旋电流发生器/磁体/氧化物超晶格作为开发高能效，高耐久性和高密度自旋电子存储器和计算的有利砖块。
2022-11-25 cond-mat.mtrl-sci
p-Type Zinc Oxide Spinels: Application to Transparent Conductors and Spintronics
我们报告的电子和光学性质的两个理论上预测的稳定的尖晶石化合物的形式ZnB 2 O 4，其中B = Ni或Cu;没有化合物之前已经合成，所以我们比较他们以前研究的p型ZnCo 2 O 4尖晶石。这些新材料表现出自旋极化，这是理想的自旋电子学应用，和广泛的电导率最大值附近的价带边缘，促进p型掺杂。我们发现，八面体配位的Zn原子上的3d电子深入价带内，对材料的电子结构没有显著贡献，而O 2 p和四面体配位的B 3d电子在浅价态中广泛杂化，导致曲率增加（即，降低的电子有效质量）的带边附近的价带。特别地，ZnCu 2 O 4在价带边缘附近表现出高电导率，在σ = 2 × 10^4 S/cm时，是ZnCo 2 O 4（这类材料中先前合成的化合物）的最大值的两倍。这种材料在其所有最稳定的结构中也表现出铁磁性，这使其成为进一步研究稀磁半导体的良好候选者。
2013-12-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Topological Hall-like anomalies from twisted magnetic exchange spring in Nd0.6Sr0.4MnO3 / SrRuO3 heterostructures
该研究通过磁学与磁输运测量并改变SRO层厚度，考察NSMO/SRO氧化物异质界面的邻近效应及非平庸自旋织构相关的类拓扑霍尔异常。
2024-08-06 cond-mat.mtrl-sci
Sr and Mn co-doped LaCuSO: A wide band gap oxide diluted magnetic semiconductor with TC around 200K
本文报道了体氧化物稀磁半导体（DMS）系统La_（1-x）Sr_xCu_（0.925）Mn_（0.075）SO（x=0，0.025，0.05，0.075和0.1）的合成。LaCuSO作为一种宽带隙p型氧化物半导体，满足理论上预测的室温DMS的所有条件。当x>0.05时，其居里温度（TC）约为200 K，这是迄今为止已知的块体DMS材料的最高TC记录之一。该系统提供了具有p型导电的氧化物DMS系统的罕见示例，这对于形成高温自旋电子器件是重要的。
2013-07-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-dependent magnetism and superparamagnetic contribution to the magnetocaloric effect of non-stoichiometric manganite nanoparticles
尽管由于锰氧化物在现代电子学中的广泛应用而对其进行了广泛的研究，但这类金属氧化物仍以其独特的性质和新现象而不断令人惊讶。在这里，我们研究了具有强自旋电子耦合的非海森堡锰氧化物纳米颗粒的结构和磁性。从低温铁磁态到高温顺磁态的转变过程中，锰离子的电荷、价态和自旋（磁矩）随电子局域化而发生变化。随着温度的降低，处于顺磁相的Mn离子的夸大的有效磁矩显著减小，证明了自旋相关磁性。对二阶相变附近的磁化临界行为和临界参数的确定进行了全面的研究。基于不同磁场下磁熵变的温度和场依赖性的异常行为，发现了纳米颗粒的超顺磁性对磁热效应的额外影响。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Mechanism responsible for initiating room temperature ferromagnetism and spin polarized current in diluted magnetic oxides
实现稀磁氧化物（DMO）自旋电子学的主要障碍是与其高TC铁磁性和自旋极化电流相关的未知电子结构以及如何通过制造技术来操纵所需的电子结构。我们证明，微调的电子结构和能带结构可以修改启动DMO性能。有趣的是，在半导体状态下，掺杂的Co离子和氧空位贡献了不可忽略的磁矩;并且这些磁矩之间的磁耦合由局域载流子通过高度自旋极化跳跃输运介导。这些结果揭开了自旋电子特性与理想的电子状态的起源的神话，从而为未来的应用重新打开了大门。
2015-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Backfolded acoustic phonons in metal-oxide superlattices
本文报道了高温超导体$ _{2} $、O $ _{7-δ} $和各种钙钛矿锰氧化物薄膜超晶格的喇曼光谱中的低频模的观测结果。我们的研究表明，这些模式是由于超晶格引入的额外周期性的声学声子的回折。这种模式以前只在超纯半导体超晶格中观察到。它们可以用来确定超晶格的双层厚度及其声速。此外，我们使用拉曼显微镜的空间分辨率来映射整个样品的膜厚不均匀性，使这些模式成为表征薄膜超晶格的有用工具。
2019-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electrical Control of Large Rashba Effect in Oxide Heterostructures
对于自旋电子器件，非常需要通过外部电场有效地调谐的大Rashba效应。利用第一性原理计算，我们证明了在Bi（Sc/Y/La/Al/Ga/In）O3/PbTiO 3异质结构中，大的Rashba分裂被锁定在导带底，费米能级的位置通过其化学计量比被精确控制。在对称和非对称异质结构中分别实现了完全可逆的Rashba自旋织构和Rashba分裂强度随铁电极化反转的剧烈变化。通过人工调节局域铁电位移和轨道杂化，证实了局域电势梯度和轨道重叠对劈裂强度剧烈变化的协同作用。这些结果提高了在自旋电子器件中利用Rashba自旋轨道耦合的可行性。
2019-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic oxide semiconductors
磁性氧化物半导体，即掺杂有过渡金属元素的氧化物半导体，是高居里温度铁磁半导体的候选者之一，其对于在室温下实现半导体自旋电子学是重要的。本文综述了近年来各种磁性氧化物半导体材料的研究进展。从评价铁磁性的可行性的观点出发，研究了磁化强度、磁光效应和磁输运（如反常霍尔效应）。讨论了Co掺杂TiO2和过渡金属掺杂ZnO的铁磁性。
2005-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Composite antiferromagnetic and orbital order with altermagnetic properties at a cuprate/manganite interface
本文利用RIXS研究铜氧化物/锰氧化物界面CuO2层的磁振子，发现界面反铁磁交换被抑制至约70 meV，并揭示其反铁磁序伴随轨道序形成二维交变磁态，为自旋电子学和超导邻近效应提供新平台。
2024-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spinel ferrites: old materials bring new opportunities for spintronics
在过去的几年里，对钙钛矿氧化物的外延薄膜的深入研究经常揭示出令人兴奋的特性，如巨磁阻隧道效应和电场效应。尖晶石氧化物由于其更复杂的结构和由此产生的许多自由度而显得更加通用。在这里，我们表明，纳米NiFe2O4薄膜的钙钛矿衬底上的外延生长允许稳定的新的铁氧体相的性能显着不同的散装的。事实上，几纳米厚的NiFe2O4薄膜的饱和磁化强度至少是块状化合物的两倍，并且它们的电阻率可以根据生长条件按数量级进行调节。通过将这样薄的NiFe2O4层集成到自旋相关隧穿异质结构中，我们证明了这种多功能材料可以用于自旋电子学，无论是作为磁性隧道结中的导电电极，还是作为很少探索的隧道结类型中的自旋过滤绝缘屏障，称为自旋过滤器。因此，我们的研究结果为实现单片自旋电子学架构开辟了道路，该架构集成了单一材料的几个层，其中这些层以受控的方式进行功能化。
2005-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Electrical manipulation of orbital occupancy and magnetic anisotropy in manganites
压电效应、场效应晶体管和铁磁性的电场控制分别实现了晶格、电荷和自旋的电操纵，极大地促进了基础研究和工业生产。然而，人们普遍认为，物质的轨道一旦形成就不可能改变。本文利用电场对不同Mn ~（^4+）/（Mn ~（^3 + + Mn ~（^4+））比的（La，Sr）MnO_3薄膜的电子相变进行了动态调控。这些薄膜的轨道占有率和相应的磁各向异性由栅电压以可逆和定量的方式操纵。正栅极电压增加的轨道和磁各向异性，最初有利于应变（不考虑拉伸和压缩）的占有率的比例，而负栅极电压降低了随之而来的优先轨道占有率和磁各向异性。除了在轨道物理学中的基础意义外，我们的研究结果可能会推动基于轨道的实用氧化物电子学的进程。
2014-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Integration of the Noncollinear Antiferromagnetic Metal Mn3Sn onto Ferroelectric Oxides for Electric-Field Control
非共线反铁磁材料由于其奇异的拓扑特性，如Berry曲率诱导的反常霍尔效应和可能的磁性外尔态等，在自旋电子学领域受到了越来越多的关注，这些特性可以用于未来的拓扑反铁磁自旋电子器件中。在这项工作中，我们报告的反铁磁金属锰3Sn薄膜上的铁电氧化物PMN-PT的成功集成。通过优化生长工艺，我们实现了与块状Mn 3Sn单晶完全相似的具有大的反常霍尔效应和小的开关磁场，以及与块状Mn 3Sn单晶的外尔态特征相似的具有反铁磁有序的各向异性磁电阻和负平行磁电阻的Mn 3Sn薄膜。更重要的是，我们发现反铁磁Mn 3Sn薄膜中的反常霍尔效应可以通过施加到铁电材料上的电场来操纵，从而证明了Mn 3Sn基拓扑自旋电子器件以超低功率方式工作的可行性。
2019-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
KrF pulsed laser deposition of chromium oxide thin films from Cr8O21 targets
氧化铬CrxOy由于其广泛的技术应用而引起极大的兴趣。其中，CrO2是近年来被广泛研究的，因为它是一种有吸引力的用于自旋电子异质结的化合物。然而，由于这种氧化物的亚稳性质，在低温下合成它一直是一项困难的任务。这对于确保界面质量和涂覆诸如自旋电子器件中设想的热敏材料的能力确实是必不可少的。脉冲激光沉积（PLD）是一种具有满足上述要求的潜力的技术。在这项工作中，我们描述了我们的努力，生长氧化铬薄膜PLD从Cr8O21目标，使用KrF准分子激光。用X射线衍射和卢瑟福背散射光谱对薄膜进行了表征。结构和化学组成的研究表明，该膜由表现出不同的化学计量的非晶氧化铬的混合物取决于加工参数，其中主要Cr2O3的纳米晶体分散。分析不排除Cr2O3和低分数CrO2共沉积的可能性。PACS：81.15.Fg，75.50.Dd
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Persistent magnetoresistive memory in phase separated manganites
我们研究了具有相分离的不同锰氧化物基化合物的磁性和输运性质：多晶La_（5/8）-yPryCa_（3/8）MnO_3（y=0.3）和La_（1/2）Ca_（1/2）Mn_（1/2）-zFe_zO_3（z = 0.05），以及单晶La_（5/8）-yPryCa_（3/8）MnO_3（y=0.35）。时间效应表明，在一定的温度范围内，共存相的分数是动态变化的。我们发现，在这个范围内的铁磁分数f可以很容易地调整通过应用低磁场（< 1 T）。这种效应在磁场关闭后仍然存在，因此磁场仍然印刻在f的实际值中，并且可以通过传输测量恢复。这种效应是由于存在具有确定的平衡分数f0的真相分离平衡态，以及缓慢的生长动力学。在不同的化合物上以及在多晶和单晶样品中发现相同的全局特征的事实表明，该效应是某些相分离介质的一般特征。
2002-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Strain-controlled responsiveness of slave half-doped manganite La0.5Sr0.5MnO3 layers inserted in BaTiO3 ferroelectric tunnel junctions
在铁电隧道结（FTJ）中插入显示场致金属到绝缘体（M/I）转变的层作为增大结隧道电阻（TER）的潜在有用的方式而受到关注。半掺杂的锰氧化物处于金属-绝缘体特性的边缘，因此是FTJ中从层的良好候选者。然而，这些氧化物的相图对应变极其敏感，因此当集成在外延FTJ中时可能完全不同。本文报道了大面积（A = 4 ~ 100 μ m ~ 2）Pt/La_（0.5）Sr_（0.5）MnO_3/BaTiO_3/La_（0.7）Sr_（0.3）MnO_3（Pt/HD/BTO/LSMO）FTJ的系统研究。FTJ的室温电特性显示偏振控制的开/关状态。在SrTiO 3上制备的结中观察到明显的场致M/I转变（关态和导通态的结电阻之间的差异增加了一个数量级以上）的证据，但HD层通常是金属性的。此外，M/I转变仅局限于从属膜的界面层中，从而导致TER的总体降低。这里报道的有序结果给出了一些提示，对选择HD材料和基板的最佳FTJ响应。
2016-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Tunable polymorphism of epitaxial iron oxides in the four-in-one ferroic-on-GaN system with magnetically ordered α-, γ-, ε-Fe2O3 and Fe3O4 layers
半导体材料和磁性材料的杂化被认为是潜在的适用于新型功能自旋电子器件的设计。本文报道了四种磁性有序氧化铁相（Fe_3 O_4，γ-Fe_2 O_3，α-Fe_2 O_3和最奇异的亚稳ε-Fe_2 O_3）在GAN（0001）表面以纳米尺度单晶膜的形式外延稳定化。在广泛用于电子器件制造的GAN半导体衬底上，在相同的单靶激光MBE技术工艺中，证明了多达四种明显不同的氧化铁相的外延生长。所讨论的铁氧化物属于一类简单的磁性材料，具有丰富的物理性质，包括Fe_3O_4和α-Fe_2O_3的Verwey和Morin相变以及介稳硬磁ε-Fe_2O_3铁氧体的多铁性。从基本观点来看，外延生长过程中特定相的成核背后的物理原因值得关注。本研究的实际方面是利用铁氧化物的可调多态性，用于创建可用于新型自旋电子器件的铁-半导体异质结构。本文采用多种实验技术，对GAN上单相氧化铁外延膜的表面形貌、晶体结构、电学和磁学性质进行了研究。一个全面的比较已经取得了相同的铁氧体材料的性能，在散装和纳米结构的形式由其他研究小组报告。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
