Imaging of Strain Driven Magnetic Domains and Strong Spin-Phonon Coupling in Epitaxial Thin Films of SrRuO3
用脉冲激光沉积法生长了具有大应变无序的SrRuO 3外延薄膜，磁性测量显示出两个明显的转变温度。对于第一次，我们提出了视觉演变的磁畴在这两个过渡使用磁力显微镜对这些薄膜。该研究清楚地表明，对应于两种转变的磁各向异性是不同的。据观察，垂直磁各向异性是占主导地位的薄膜，这导致在域自旋取向优选在面外方向。拉曼光谱研究表明，磁性有序对晶格结构有很大的影响。通过对磁跃迁附近声子谱的分析，发现在LSAT和SrTiO 3单晶衬底上生长的SrRuO 3薄膜存在较强的自旋-声子耦合，自旋-声子耦合强度（λ）分别为λ ~ 5 cm-1和λ ~ 8.5 cm-1。
2020-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced metal-insulator transition in ultrathin films of SrRuO$_3$
薄膜极限已被证明是一个不寻常的低维物理丰富的游乐场。以SrRuO $_3$为例，它在体极限下是铁磁性和金属性的，人们发现，当生长在SrTiO $_3$上时，它在三个单层极限下变成反铁磁性和绝缘的。绝缘状态的起源追溯到强烈的轨道相关的交换分裂。然后发现SrTiO $_3$衬底的1%的适度压缩应变驱动系统进入高度受限的二维100%自旋极化金属态。这种由适度应变驱动的金属-绝缘体转变在两态器件应用中可能很有用。
2014-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced magnetic and thermoelectric properties in epitaxial polycrystalline SrRuO3 thin film
过渡金属氧化物薄膜显示出通用的电、磁和热性能，其可以通过经由多晶固体有意地引入宏观晶界来定制。在这项研究中，我们专注于修改的磁性和热输运性能的制造单和多晶外延SrRuO3薄膜，使用脉冲激光外延。采用原子级平坦的多晶SrTiO_3衬底外延稳定化技术，实现了每个晶粒的结晶质量与单晶对应物的结晶质量相当的外延多晶SrRu_3薄膜。特别是，减轻压缩应变附近的晶界，由于合并证明结构，这诱导增强的多晶外延薄膜的铁磁有序。与晶界相关联的结构变化进一步降低了热导率而不恶化电子输运，并且与它们的单晶对应物相比，导致外延多晶薄膜中增强的热电效率。
2018-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Machine-learning-assisted thin-film growth: Bayesian optimization in molecular beam epitaxy of SrRuO3 thin films
利用机器学习技术的材料信息学，例如，贝叶斯优化（BO）具有根据新测量的数据通过机器学习模型的增量更新来提供薄膜生长条件的高通量优化的潜力。在这里，我们展示了基于BO的分子束外延（MBE）的SrRuO 3，在氧化物电子学的研究领域中最深入研究的材料之一，主要是由于其独特的性质作为一种铁磁金属。为了简化纠缠增长条件的复杂搜索空间，我们对单个条件运行BO，同时保持其他条件不变。其结果是，高结晶质量的SrRuO 3膜表现出高的剩余电阻率比（RRR）超过50，以及强的垂直磁各向异性的开发，在只有24 MBE生长运行中，其中Ru通量率，生长温度，和O3-坩埚到衬底的距离进行了优化。我们基于BO的搜索方法提供了一种高效的实验设计，不依赖于单个研究人员的经验和技能，它减少了实验时间和成本，这将加速材料研究。
2019-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Structural and transport properties of highly Ru-deficient SrRu0.7O3 thin films prepared by molecular beam epitaxy: comparison with stoichiometric SrRuO3
研究了在（001）SrTiO 3衬底上用分子束外延法制备的高钌缺陷SrRu 0. 7 O 3薄膜的结构和输运性质。为了区分晶格内Ru空位和界面附近的无序这两种类型的无序对薄膜的影响，制备了不同厚度（t = 1-60 nm）的SrRu 0. 7 O 3薄膜。结果表明，当t > 5-10 nm时，前者的影响占主导地位，而当t < 5-10 nm时，后者的影响占主导地位。结构表征表明，SrRu 0. 7 O3薄膜的Sr和O亚晶格结晶度与超优质SrRuO 3薄膜一样高。居里温度（TC）分析表明SrRu0.7O3（TC = 140 K）是不同于SrRuO 3（TC = 150 K）的材料。尽管存在较大的Ru缺陷（30%），但当t > 5 nm时，SrRu0.7O3薄膜仍显示出金属导电性。在高场磁电阻测量中，与化学计量比的SrRuO 3薄膜相比，SrRu0.7O3薄膜无论厚度如何，都没有观察到外尔费米子输运现象.的（磁）输运性质表明，由于Ru空位的载流子散射的图片是适当的SrRu0.7O3，也是适当的化学计量控制是一个先决条件，利用磁Weyl半金属和二维自旋极化系统的SrRuO 3的全部潜力。然而，Ru组分（30%）对金属导电的大容限对于其中SrRu 1-xO 3被用作外延导电层的一些实际应用是有利的。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic domain wall motion in SrRuO$_3$ thin films
研究了衬底错切对SrRuO $_3$（SRO）薄膜磁化动力学的影响。在SrTiO $_3$衬底上分别生长了高（$\sim1^{\circ}$）和低（$\sim0.1^{\circ}$）错切角的两种薄膜。正如预期的那样，高的错切角导致多变体生长的抑制。通过SQUID磁强计，可比弛豫效应中观察到的多变量和近单变量的样品。通过磁力显微镜揭示了磁化反转过程中的差异。结果表明，多变量生长导致更高密度的缺陷作为磁畴的钉扎或成核位置，从而导致磁性能的劣化。结果表明，采用高错切率的衬底是制备具有低晶体缺陷密度和优异磁性能的高质量SRO薄膜的重要条件。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale domain engineering in SrRuO$_3$ thin films
该研究在DyScO$_3$衬底上的SrRuO$_3$/PbTiO$_3$/SrRuO$_3$异质结构中揭示，超过临界厚度的PbTiO$_3$铁弹性畴畸变可穿透顶层SrRuO$_3$，实现纳米尺度结构调制。
2023-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Thickness Dependent Itinerant Ferromagnetism in Ultrathin Ba-Doped SrRuO3 films
ABO 3钙钛矿氧化物的电子和磁性对晶格结构以及尺寸（例如薄膜形式的厚度）极其敏感。本文报道了在SrTiO_3（001）衬底上外延生长的Sr_（1-x）RuO_3（x = 0.08，0.2）薄膜的厚度依赖的电磁特性。结果表明，Ba掺杂（0.08 < x < 0.20）降低了SrRuO 3中存在的RuO 6正交畸变，并诱导了四方畸变，表现为面外晶格膨胀。随着薄膜厚度从10个单位电池（u.c.）对于x = 0.08和0.2两者，与掺杂水平无关。结果表明，对于超薄外延薄膜中金属性和铁磁性的损失，通过尺寸限制引入的成分空位和表面/界面贡献的影响比A位化学无序或结构畸变更占主导地位。
2022-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Tuning electromagnetic properties of SrRuO3 epitaxial thin films via atomic control of cation vacancies
过渡金属氧化物中的元素缺陷是一个重要而有趣的研究课题，它可以改变氧化物的原子结构、电子结构、光学和磁学性质。理解元素空位的形成及其对不同物理性质的影响是研究复合氧化物薄膜的关键。在这项研究中，我们研究了外延SrRuO 3薄膜的物理性能，通过系统地操纵阳离子和/或氧空位，通过改变氧分压（P（O2））在脉冲激光外延（PLE）生长。在低P（O2）浓度下生长的SrRuO 3薄膜中，Ru空位导致晶格膨胀，铁磁TC被抑制到~120 K。尽管Sr不是磁性元素，但Sr空位也会干扰铁磁有序。我们的研究结果表明，ABO 3钙钛矿中的A和B阳离子空位都可以通过PLE系统地设计，并且可以相应地定制结构，电学和磁学性质。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Detection of the Chiral Spin Structure in Ferromagnetic SrRuO$_3$ Thin Film
SrRuO $_3$（SRO）薄膜及其异质结构由于具有拓扑霍尔效应和Skyrmions等独特的性质而引起人们的广泛关注。理解这些SRO性质的关键是自旋构型的研究。在这里，我们进行共振软X射线散射（RSXS）在氧的K-边，以调查的自旋配置的4晶胞SRO薄膜，外延生长在单晶SrTiO $_3$。在磁场（~0.4特斯拉）下的RSXS信号清楚地示出了围绕镜面反射的磁二向色性图案。对RSXS信号的模型计算表明，磁二向色性图案起源于该SRO薄膜中的Néel型手性自旋结构。我们相信，所观察到的自旋结构的SRO系统是一个关键的信息，了解其有趣的磁性和输运性质。
2020-04-17 cond-mat.mtrl-sci
A route to room temperature ferromagnetic ultrathin SrRuO$_3$ films
尽管基于密度泛函理论（DFT）和DFT+U的期望，但迄今为止稳定过渡金属氧化物薄膜铁磁性的实验努力都失败了。在这里，我们调查的最有前途的材料之一，SrRuO $_3$，并包括超越DFT的相关效应通过动力学平均场论。与实验结果一致，我们发现SrRuO $_3$薄膜中金属铁磁性存在一个本征厚度限制。事实上，我们证明，实现的铁磁薄膜是遥不可及的标准薄膜技术。提出载流子掺杂作为一种新的方法来操纵薄膜，我们预测室温铁磁性的电子掺杂SrRuO $_3$超薄膜。
2015-03-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Manipulating Berry curvature of SrRuO3 thin films via epitaxial strain
Berry曲率在量子材料的奇异电子态，如本征反常霍尔效应中起着至关重要的作用。由于Berry曲率对电子能带结构的细微变化非常敏感，因此可以通过外部刺激进行微调。在这里，我们证明在SrRuO3薄膜的异常霍尔电阻率的幅度和符号可以有效地控制与外延应变。我们的第一性原理计算表明，外延应变引起了额外的晶场分裂，并改变了Ru d轨道能量的顺序，从而改变了Berry曲率，导致反常Hall电导的符号和大小发生变化.此外，我们还发现，在拉伸应变样品的实空间中，Ru的磁矩的旋转可以导致反常霍尔电阻率随磁场的扫掠而发生奇异的非单调变化，类似于在非共面自旋系统中观察到的拓扑霍尔效应.这些发现不仅加深了我们对SrRuO3体系中反常霍尔效应的理解，而且为在广泛的量子材料中操纵Berry曲率和相关物理性质提供了一个有效的调谐旋钮。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Thickness and temperature dependence of the atomic-scale structure of SrRuO$_3$ thin films
由于存在于复杂氧化物外延层中的强晶格性质关系，它们的电子和磁性可以通过在原子尺度上诱导的结构畸变来调制。的修改和控制可以受到影响，在相干异质界面由衬底或结构修改，以适应薄膜-衬底对称性失配的外延应变。通常，这些作用与对层厚度的强烈依赖性结合，特别是对于多层膜。此外，作为这些效应的结果，结构的温度依赖性可能大大偏离体的温度依赖性。利用高分辨同步辐射X射线衍射和高分辨电子显微镜研究了在Nb掺杂的SrTiO $_3$衬底上生长的3 ~ 44个晶胞厚的铁磁SrRuO $_3$薄膜的温度结构。这旨在阐明有趣的磁性和磁输运性能的外延SRO层，最近进行了广泛的调查。氧八面体的倾斜和旋转被发现是强烈依赖于温度，薄膜厚度，和远离薄膜-衬底界面的距离。作为磁有序和晶格结构之间的耦合的一个引人注目的表现，在薄至8个晶胞的外延层中，在低于铁磁转变温度下观察到因瓦效应，类似于体铁磁SrRuO $_3$。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Scanning Tunneling Microscope Nanolithography on SrRuO3 Thin Film Surfaces
利用扫描隧道显微镜在室温下对SrRuO 3（SRO）薄膜表面进行了纳米级光刻。刻蚀线的深度随着偏置电压的增加而增加，但增加隧穿电流不会显著改变刻蚀线的深度。由实验数据得到的线宽随偏压的变化关系与基于场致蒸发的理论计算相一致。此外，成功地创建了三个正方形的纳米结构，显示了在SRO薄膜中制造纳米器件的能力。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the electronic properties of SrRuO3 films in SrRuO3/LaAlO3 superlattices
研究了不同SRO层厚度的SrRuO 3/LaAlO 3（SRO/LAO）超晶格的电子性质。随着SRO层厚度的减小，超晶格表现出金属-绝缘体转变，这意味着从其原始的体金属态转变为更局域化的态。还研究了应变对金属-绝缘体转变的影响。讨论了金属-绝缘体转变的起因。所有的超晶格，即使是那些SRO层薄至2个晶胞的超晶格，在低温下都是铁磁性的。此外，我们展示了基于这种多层超晶格结构的场效应器件。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of Spin-glass-like Behavior in SrRuO3 Epitaxial Thin Films
本文报道了在极光滑（~1-3微米）外延（110）和（010）SrRuO_3薄膜中观察到的类自旋玻璃行为和强磁各向异性。磁化的易磁化轴总是垂直于膜的平面（单向），而与晶体取向无关。对符合海森堡模型的自旋玻璃行为的本质和起源进行了探讨。
2009-09-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Manipulating Momentum-Space and Real-Space Topological States in Metallic Strontium Ruthenate Ultrathin Films
本文通过研究超薄SrRuO3/SrIrO3异质结构，证实超薄SrRuO3在单层极限下仍保持金属性和拓扑能带结构，并排除了THE的双通道解释，为其中斯格明子的存在提供了证据。
2024-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Critical thickness for itinerant ferromagnetism in ultrathin films of SrRuO$_3$
利用输运和磁光极向克尔效应研究了巡游铁磁体SrRuO $_3$的超薄膜。我们发现，低于4个单层的薄膜成为绝缘和磁性的变化，因为他们松散的简单的铁磁行为。我们观察到的磁矩的3个单层及以下的膜的平面在于一个强大的减少。交换偏置行为观察到低于临界厚度，并可能指向与铁磁区域接触的感应反铁磁性。
2008-11-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Measurements of Spin Polarization of Epitaxial SrRuO3 Thin Films
我们已经测量了导电铁磁氧化物SrRuO 3的外延薄膜的输运自旋极化，使用点接触Andreev反射光谱（PCAR）。尽管从能带结构理论计算的SrRuO3的费米能级上的自旋上和自旋下的电子态密度实际上是相同的，但这些膜的实验输运自旋极化被发现约为50%。这一结果是一个直接后果的费米速度差距之间的多数和少数的频带，并在很好的协议与我们的理论估计。
2002-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Crystal Hall and crystal magneto-optical effect in thin films of SrRuO$_3$
基于最近在SrTiO $_3$（STO）[001]衬底上生长的SrRuO $_3$（SRO）超薄膜中观察到的拓扑霍尔效应，我们利用自旋密度泛函理论（DFT）研究了SRO超薄膜的磁基态和反常霍尔响应.我们的研究结果表明，在单层限制的SRO膜，一个大的能量分裂的Ru- $t_{2g}$状态稳定的反铁磁（AFM）绝缘磁基态。对于AFM的基态，我们的Berry曲率计算预测掺杂后的大的异常霍尔响应。从系统的对称性分析，我们发现，大的反常霍尔效应的出现，由于相结合的破缺的时间反转和非磁性原子（Sr和O）在SRO单分子层的安排所造成的晶体对称性。我们将出现的霍尔效应确定为Šmejkal等人arXiv：1901.00445（2019）术语中所谓的晶体霍尔效应的明确表现，并证明它在有限频率下持续存在，这是晶体磁光效应的表现。此外，我们发现一个巨大的依赖AHE的晶体对称性破缺的程度也在铁磁SRO膜，这一切都指向一个替代的解释出现的拓扑霍尔效应观察到在这种类型的系统。
2020-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Abrupt orthorhombic relaxation in compressively strained ultra-thin SrRuO3 films
晶格结构可以决定材料的电子和磁性。特别是，在表面或异质界面处的重构可以产生与相应的块体材料的性质根本不同的性质。我们研究了外延生长的SrRuO_3薄膜的表面和薄膜中的晶格结构，薄膜厚度可达22个准立方晶胞（u.c.），使用表面敏感低能电子衍射和体敏感扫描透射电子显微镜的组合。我们的分析表明，与许多钙钛矿氧化物相比，即使在立方SrTiO 3上的单晶胞SrRuO 3薄膜中，RuO 6倾斜和旋转畸变也出现，而完全弛豫到块体状正交结构需要3-4 μ c。从较厚的膜的界面。然而，TiO 6八面体的基板附近的界面与SrRuO 3膜显示没有迹象的扭曲，不像那些接近的界面与CaRuO 3膜。确定了两个正交的面内旋转结构域。这些结构的扭曲是必不可少的性质的厚度依赖的运输和磁性的薄膜。
2021-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Probing a spin-glass state in SrRuO3 thin films through higher-order statistics of resistance fluctuations
复杂的钙钛矿氧化物SrRuO3在低温下由于自旋、电荷和轨道自由度的相互作用而显示出有趣的输运性质。在这个系统中的一个悬而未决的问题是关于低温玻璃态的起源和性质。在本文中，我们报告的测量高阶统计的电阻波动进行外延薄膜的SrRuO3探测这个问题。我们观察到大的低频非高斯电阻波动在一定的温度范围内。我们的观察结果是兼容的自旋玻璃系统的性能描述的分级动力学，而不是一个简单的铁磁体与一个大的矫顽力。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle Mass Enhancement and Temperature Dependence of the Electronic Structure of Ferromagnetic SrRuO3 Thin Films
我们报告高分辨率的角度分辨光电发射研究的外延薄膜的相关的4D过渡金属氧化物铁磁体SrRuO3。在铁磁状态的费米表面由定义良好的朗道准粒子，表现出较强的耦合到低能量玻色子模式，这有助于大的有效质量的运输和热力学测量观察。当通过其居里温度升温的材料，我们观察到的准粒子的相干性大幅下降，但可以忽略不计的变化，在铁磁交换分裂，这表明当地的时刻发挥了重要的作用，在SrRuO3的铁磁性。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tailoring the anomalous Hall effect of SrRuO$_3$ thin films by strain: a first principles study
基于最近在铁磁超薄膜SrRuO $_3$（SRO）中观察到的非常规霍尔效应，我们利用密度泛函理论计算研究了应变诱导氧八面体畸变对SRO超薄膜电子结构和反常霍尔响应的影响.研究结果表明，在SrTiO $_3$上生长的铁磁SRO薄膜（$-$ 0.47 $\%$的面内应变）具有正交晶系（倾斜和旋转）畸变结构，并且随着衬底引起的压缩应变量的增加，发现八面体倾斜角逐渐被抑制，在NdGaO $_3$（$-$ 1.7 $\%$的面内应变）上生长的SRO膜稳定在四方畸变结构（具有零倾斜）中。Berry曲率计算结果表明，$+$在$-$应变为1.7时的反常霍尔电导率为正值（76 S/cm），而在$-$应变$-$ 0.47时的反常霍尔电导率为负值（156 S/cm）.我们发现的异常霍尔效应的行为归因于响应于剪裁由衬底诱导的应变驱动的氧八面体畸变而产生的电子结构中的节点动力学。我们还计算了应变介导的异常霍尔电导率作为减少磁化强度的函数，通过按比例缩小Ru原子内部的交换场的大小，找到与实验观察良好的定性一致，这表明Ru自旋矩的纵向热涨落对该系统中的异常霍尔效应的强烈影响。
2021-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Cr substitution on the magnetic and transport properties and electronic states of SrRuO3 epitaxial thin films
通过测量SrTiO 3衬底上SrRuO 3外延薄膜的磁性、输运性质和电子态，研究了Cr掺杂对薄膜磁性和输运性质的影响。SrRu0.9Cr0.1O3薄膜的铁磁转变温度（166 K）高于SrRuO3薄膜的铁磁转变温度（147 K）。共振光电子能谱实验结果表明，SrRu 0.9Cr 0.1O3薄膜中Cr 3dt2g轨道与Ru 4dt2g轨道杂化，支持了Cr替代提高铁磁转变温度是由于Cr 3dt2g和Ru 4dt2g轨道杂化导致能带展宽的假设.此外，我们还发现，在面外磁化饱和的高场区，SrRu 0. 9Cr 0. 1O3薄膜在低温下的霍尔电阻率不是磁场的线性函数，这表明SrRu 0. 9Cr 0. 1O3薄膜在低温下发生了结构转变，并伴随着费米面的调制.
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ferromagnetic SrRuO3 thin-film deposition on a spin-triplet superconductor Sr2RuO4 with highly conducting interface
采用脉冲激光沉积法在自旋三重态超导体Sr_2RuO_4单晶的背表面上制备了SrRuO_3铁磁薄膜。膜处于严重的面内压缩应变下。在居里温度低于158 K时，薄膜表现出易磁化轴沿c方向的铁磁有序性。电输运表明，SrRuO 3/Sr 2 RuO 4界面是高导电性的，与其他正常金属和Sr 2 RuO 4的ab表面之间的界面相反。我们的结果将促进铁磁体和自旋三重态超导体之间邻近效应的研究。
2015-01-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Evolution of electronic band reconstruction in thickness-controlled perovskite SrRuO$_3$ thin films
过渡金属钙钛矿氧化物显示出各种涌现现象，这些现象可以通过定制氧八面体旋转来调节。众所周知，SrRuO $_3$是一种铁磁钙钛矿氧化物，当作为薄膜生长时具有各种原子结构和八面体旋转。然而，电子结构如何随膜厚变化的研究很少。在这里，通过使用角分辨光电子能谱和电子衍射技术，我们研究了SrRuO $_3$薄膜的电子结构作为膜厚度的函数。不同的重建电子结构和光谱权重观察到不同厚度的薄膜。我们建议八面体表面上的旋转可以定性估计通过比较不同的带的强度。我们的观察和方法揭示了如何结构变化和过渡可以理解的光电子能谱数据。
2022-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Unconventional two-dimensional quantum oscillations in three-dimensional thick SrRuO$_3$ films
本研究针对剩余电阻率比达82的三维厚SrRuO$_3$薄膜的低温量子振荡起源不明问题，发现两种源自二维电子态、质量略有差异的振荡分量共存，提示表面费米弧态的参与。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
What drives the insulating state in ultrathin films of SrRuO3?
使用密度泛函计算，我们已经研究了SrRuO 3薄膜生长在SrTiO 3衬底上的电子结构的演变作为膜厚度的函数。在两个单层（RuO 2-终止表面）的膜被发现是在边缘的自旋状态的转变，驱动系统的反铁磁和绝缘状态。将膜厚度增加到四个单层，人们发现两种完全不同的溶液共存的令人惊讶的结果。反铁磁绝缘溶液与对应于反铁磁表面和铁磁体的金属溶液共存。电子结构发现在100极限持续较厚的薄膜和一个不寻常的结果进行预测。较厚的薄膜被发现是金属预期的散装，但磁性不直接演变为散装铁磁状态。表面仍然是反铁磁的，而大部分表现出铁磁有序。
2009-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Controllable thickness inhomogeneity and Berry-curvature-engineering of anomalous Hall effect in SrRuO3 ultrathin films
在电子-电子关联和自旋-轨道耦合的量子物质中，由竞争基态引起的空间不均匀性对于确定和理解拓扑性质是必不可少的。一个突出的例子是在SrRuO 3薄膜中观察到的霍尔异常，这被解释为磁skyrmion诱导的拓扑霍尔效应（THE）或非均匀异常霍尔效应（AHE）。为了澄清这一模糊性，我们系统地研究了AHE的SrRuO 3薄膜的膜厚（tSRO）的可控不均匀性。通过利用SrRuO 3薄膜的阶梯流动生长，我们诱导微观有序条纹与一个单位晶胞的差异，在tSRO。由此产生的动量空间Berry曲率的空间分布使得能够实现双通道AHE，其示出类似于THE的驼峰状异常，并且可以通过tSRO的子单位单元控制来连续地工程化。在这些不均匀的SRO薄膜中，我们在显微镜下发现了两步磁开关和条状铁磁畴。这些特征是区分双通道AHE和Skyrmion诱导的THE的指纹。
2019-08-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Paramagnetic anisotropic magnetoresistance in thin films of SrRuO3
SrRuO 3是一种巡游铁磁体，当生长在错位SrTiO 3上时，其薄膜形式具有~ 150 K的Tc和强的单轴各向异性。我们测量的霍尔效应和磁阻（MR）的薄膜之间的角度的函数的应用领域和正常的薄膜在温度高于Tc。我们提取了与磁化强度的垂直分量成比例的非常霍尔效应，并且因此针对所施加的场的每个角度的MR可以与感应磁化强度的幅度和取向相关。我们成功地拟合的MR数据与二阶磁化膨胀，这表明大的各向异性MR顺磁状态。可能是由于晶体的对称性，在平行于或垂直于磁化方向的电流下，电阻率都没有得到极值。
2003-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Termination-dependent Electronic and Magnetic Properties of Ultrathin SrRuO$_{3}$ (111) Film on SrTiO$_{3}$
采用{ \it ab initio}电子结构计算方法研究了在（111）SrTiO $_{3}$衬底上生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的电磁性质. Ru封端的SRO（111）薄膜具有较强的表面原子弛豫，而SrO $_{3}$封端的SRO（111）薄膜保持了理想钙钛矿的表面结构。Ru和SrO $_{3}$封端的SRO（111）薄膜在表面都表现出了出乎意料的层间反铁磁（AFM）结构，但具有不同的性质和机制。前者的原子力显微镜结构的结果从大的表面原子弛豫，而后者的结果从截断膜效应。有趣的是，对于SrO $_{3}$ -终止的情况下，半金属性质出现，尽管层间AFM结构。当厚度减小时，Ru端接的情况下，磁各向异性从面外易磁化轴向面内易磁化轴方向的崩塌行为发生，而SrO $_{3}$端接的情况下，磁各向异性从面外易磁化轴向面内易磁化轴方向的崩塌行为发生。
2014-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thickness-dependent magnetic properties and strain-induced orbital magnetic moment in SrRuO3 thin films
铁磁金属SrRuO 3（SRO）的薄膜显示出取决于外延应变的变化的易磁化轴，并且随着膜厚度的减小而经历金属到绝缘体的转变。利用软X射线磁性圆二色性（XMCD）研究了在SrTiO 3（001）衬底上制备的不同厚度的SRO薄膜的磁性。结果表明，随着薄膜厚度的减小，薄膜在约300 nm处由铁磁性转变为非磁性，这与先前的磁化强度和磁光克尔效应测量结果一致.垂直于薄膜的轨道磁矩约为0.1μB/Ru原子，随着薄膜厚度的减小，轨道磁矩几乎保持不变，而自旋磁矩减小.基于压应变SRO膜的电子结构，讨论了轨道磁矩的形成机制。
2015-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Single-domain perpendicular magnetization induced by the coherent O 2p-Ru 4d hybridized state in an ultra-high-quality SrRuO3 film
我们研究了机器学习辅助分子束外延技术在SrTiO 3上生长的超高质量SrRuO 3薄膜的Ru 4d和O 2 p电子结构和磁性。通过观察Ru 3d芯能级光电子能谱中明显的屏蔽峰、价带谱中费米能级附近的相干峰和电阻率的量子振荡，证实了Ru 4dt 2g-O 2 p杂化价带中准粒子的高巡游性和长量子寿命.用Ru M2、3边和O K边软X射线吸收谱和X射线磁性圆二色性测量表征了Ru的元素特异性磁性和Ru 4d和O 2 p轨道之间的杂化。剩余电阻率比为86的超高质量SrRuO 3薄膜显示出O 2 p态与自旋极化Ru 4 d t2 g态的强轨道杂化导致的氧离子的大轨道磁矩。该薄膜还显示出单畴垂直磁化，具有几乎理想的剩磁比为0.97。这些结果提供了详细的见解轨道杂化和垂直磁各向异性SrRuO 3/SrTiO 3系统之间的相关性。
2021-08-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Room temperature Epitaxial Stabilization of a Tetragonal Phase in ARuO3 (A=Ca,Sr) Thin Films
我们证明了SrRuO 3和CaRuO 3薄膜在衬底施加的外延双轴应变驱动下发生室温结构相变。随着拉伸应变的增加，ARuO3（A=Ca，Sr）薄膜从通常在室温下观察到的体SrRuO3和CaRuO3中的正交相转变为体样品中仅在较高温度下稳定的四方相。更重要的是，我们发现，所观察到的现象强烈影响的电子和磁性的ARuO3薄膜，生长在不同的单晶基板，这反过来又提供了可能性，以调整这些属性。
2008-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Stability of Thin Film Refractory Plasmonic Materials Taken to High Temperatures in Air
材料如W、TiN和SrRuO3（SRO）由于其难熔性质而被建议作为Au和Ag在等离子体应用中的有前途的替代物。然而，调查的再现性的光学性能后，在高的工作温度下的热循环是迄今缺乏。在这里，研究W、Mo、Ti、TiN、TiON、Ag、Au和SrRuO3的薄膜，以评估它们用于稳健的耐火等离子体激元应用的可行性。通过RF磁控溅射和在SrRuO3的情况下脉冲激光沉积在MgO和Si衬底上沉积厚度范围为50 - 180 nm的膜，然后通过AFM、XRD、光谱椭圆偏振法和DC电阻率表征。在空气中在300 - 1000 ° C的温度下退火1小时之前和之后进行测量，以确定每种材料的最大循环温度和在该温度下的潜在寿命。发现SrRuO3在800 ° C下退火后保持金属行为，然而，重要的是，TiN和TiON的光学性质由于氧化而劣化。然而，TiN和TiON两者可能比Au或SRO更适合于在真空条件下操作的高温应用。
2017-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Structural, magnetic, and nanoscale switching properties of BiFeO3 thin films grown by pulsed electron deposition
我们报告的BiFeO3的外延生长脉冲电子沉积和由此产生的晶体质量，磁性和纳米开关性能。X射线衍射显示在SrTiO 3（001）衬底上生长的高质量单相外延（001）取向薄膜。磁场和温度依赖的磁性揭示了反铁磁行为的薄膜。对于具有SrRuO3底电极的薄膜，在低温下观察到反铁磁BiFeO3和铁磁SrRuO3之间的交换增强效应。压电力显微镜和开关光谱测量表明局域域开关过程，并建议BiFeO3薄膜是高品质的铁电体。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic and magnetic properties of SrRuO$_3$ under epitaxial strain
在局域自旋密度近似下，利用密度泛函理论研究了SRO的结构、电子和磁性。我们研究了在基态的正交畸变的大小，也施加外延约束的影响，从而大（在$\pm 4%$的范围内）的影响面内应变产生的相干外延，为[001]和[110]取向的薄膜，已被隔离和调查。结构弛豫的整体模式揭示了氧八面体网络的相干畸变，这决定了Ru离子上的磁矩的稳定性。的结构和磁性参数表现出实质性的变化，使我们能够讨论的作用的对称性和可能性的磁结构调整的\SRO为基础的薄膜结构。
2006-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast x-ray diffraction studies of photoexcited coherent phonons in SrRuO$_3$ thin films
本文报道了金属SrRuO $_3$（SRO）薄膜在超短强激光脉冲激发下的超快X射线衍射实验。取决于层厚度，数据表现出（002）SRO布拉格峰的瞬态分裂，证明尖锐的声应变波的产生和传播。这些不同的结构动力学是由于异常快速的电子-声子弛豫，引起了准瞬时的热应力在SRO。数值模拟结果与实验结果吻合良好，证实了解释。尽管不同的SRO层厚度的定性不同的晶格动力学，我们确定了一个普遍的演变的瞬态平均层应变。从激发配置文件的热应力分布的推断的差异可能暗示对温度依赖的有效Grüneisen参数的SRO。
2013-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Emergent Chiral Spin Crystal Phase in (111) SrRuO3 Thin Films
在(111) SrRuO3薄膜中发现新兴螺旋自旋晶体相，由偶极相互作用和磁性摩擦的相互作用导致，具有显著拓扑霍尔效应和非平面自旋排列。
2025-12-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hump-like structure in Hall signal from SrRuO$_3$ ultra-thin films without inhomogeneous anomalous Hall effect
最近在超薄SrRuO $_3$（SRO）薄膜中观察到的霍尔电阻率$ρ_{xy}$中的驼峰特征的解释引起了争议;它最初被解释为是由于拓扑霍尔效应，但后来被提出是由于存在具有不同异常霍尔效应（AHE）的区域。为了解决这一问题，我们对生长在SrTiO $_3$（001）基片上的4种单胞SRO薄膜进行了霍尔效应和磁光克尔效应的测量。在测量的$ρ_{xy}$中观察到明显的驼峰特征，而在克尔旋转中既没有驼峰特征也没有双磁滞回线，克尔旋转应该与磁化强度成比例。此外，用超导量子干涉仪测量的磁化强度没有显示出多重矫顽场的迹象。这些结果表明，不均匀的AHE单独不能解释$ρ_{xy}$数据从我们的SRO超薄膜中观察到的驼峰行为。我们发现$ρ_{xy}$中驼峰结构的出现与生长条件密切相关，高质量的薄膜有明显的驼峰迹象。
2019-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Capping and gate control of anomalous Hall effect and hump structure in ultra-thin SrRuO$_3$ films
SrRuO $_3$（SRO）中的铁磁性和奇异拓扑结构诱导了变号反常霍尔效应（AHE）。近年来，SRO薄膜的霍耳电阻率出现了驼峰结构，特别是在超薄区。我们研究了具有SrTiO $_3$（STO）覆盖层和离子液体门控的SRO超薄膜的霍尔电阻率中的AHE和驼峰结构。STO加帽导致AHE的符号变化和驼峰结构的调制。特别地，霍尔电阻率中的驼峰结构被强烈调制，甚至在STO覆盖的4单元电池（uc）膜中消失。此外，STO覆盖的SRO超薄膜的导电性大大增强，恢复铁磁性。我们还进行了离子液体门控调制的电场在SRO/STO界面。在不同的栅极电压下，观察到AHE和驼峰结构的剧烈变化。我们的研究表明，驼峰结构以及AHE可以通过调整反转对称性和界面处的电场来控制。
2021-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced electrocatalytic oxygen evolution activity in geometrically designed SrRuO3 thin films
为了产生可持续、清洁和高效的能源，电催化析氧反应代表了一个有吸引力的平台，因此近年来吸引了大量的研究活动。然而，设计具有增强的电催化活性的催化剂仍然是主要挑战之一。在这里，我们研究了析氧反应活动的几何设计（有和没有阶梯纹理形态）薄膜的电催化活性相关的金属SrRuO 3钙钛矿生长在C-和R-平面蓝宝石衬底。在c面蓝宝石上，与均匀表面相比，具有活性Ru位的阶梯织构薄膜的过电位显著降低（25 mV）。有趣的是，行为是相反的r-平面的情况下，突出的活性位点的意义，除了与极性表面终止的选择性晶体刻面。密度泛函理论计算证实了OER的活性位依赖性增强的有利能量反应途径。我们的策略可能为设计各种氧化物薄膜的表面以用于高性能能量转换器件铺平道路。
2020-07-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface termination effect of SrTiO3 substrate on ultrathin SrRuO3
本研究通过原子分辨扫描透射电子显微镜揭示了SrTiO3衬底台阶效应对超薄SrRuO3薄膜横向不均匀性的影响，发现II型台阶导致单层SrRuO3横向不连续，强调使用单一终止衬底的重要性。
2023-12-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low-dimensionality-induced tunable ferromagnetism in SrRuO$_3$ ultrathin films
通过调控SrRuO$_3$超薄薄膜中的DOS，在相交叉点实现铁磁性的可调性，为可调量子材料的设计提供新路径。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Magnetic ground state of SrRuO$_3$ thin film and applicability of standard first-principles approximations to metallic magnetism
系统的第一性原理研究已被执行，以了解薄膜SrRuO $_3$的磁性，大量的研究工作已经投入，但没有明确的共识，已达成关于其基态属性。相对t $_{2g}$能级差、晶格畸变以及层厚度在确定自旋顺序中一起起作用。特别是，重要的是要了解两个标准近似值之间的差异，即LDA和GGA，在描述这种金属磁性。朗道自由能分析和磁化能量比图清楚地显示了有利于磁矩形成的不同趋势，并且当应用于实验信息严重受限的薄膜极限时，其被放大。其结果是，LDA给出了一个定性不同的预测从GGA在实验相关区域的应变，而这两种近似给出合理的结果，为体相。我们讨论了这种差异的起源和相关的氧化物和金属磁性系统的标准方法的适用性。
2017-06-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Self-organized formation of step-terrace structure in SrRuO3 thin films grown on mixed-terminated SrTiO3 (100) substrates
Nagoya University（名古屋大学）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nagoya Institute of Technology（名古屋工业大学）
通过脉冲激光沉积在未处理的混合终止SrTiO3(100)衬底上生长SrRuO3薄膜，发现其从三维岛状生长转变为台阶流生长，自组织形成台阶-平台结构，且平均台阶宽度可通过衬底温度和靶-衬底距离调控，该结构可改善后续BiFeO3薄膜的表面平整度和结晶质量。
2026-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlating the nanoscale structural, magnetic and magneto-transport properties in SrRuO3-based perovskite oxide ultra-thin films
我们研究了裸SrRuO $_3$（SRO）超薄膜和SrRuO $_3$ /SrIrO $_3$/SrZrO $_3$的结构和磁性通过比较磁光克尔效应（MOKE）和磁输运的宏观数据，在10 K和80 K之间（SRO/SIO/SZO：RIZ）三层异质结构（反常霍尔效应：AHE），当应用非接触式扫描力显微镜（nc-SFM）和磁力显微镜（MFM）时具有纳米级指纹。SRO和RIZ超薄膜在65 ℃下外延生长在相邻的SrTiO $_3$（100）单晶衬底上，标称厚度分别为4和4/2/2晶胞（uc）。我们的相关分析允许关联的地形样本功能的过度生长的个别层，他们的剩余磁化强度，如这里所示的是相关的解释宏观AHE数据。虽然在AHE的驼峰状功能表明磁extraed skyrmion相存在约55 K的拓扑霍尔效应（THE），我们的MOKE和MFM数据不能支持这一理论。相比之下，我们的SFM/MFM局部尺度分析发现，局部矫顽场强烈依赖于SRO和RIZ样品中的有效层厚度和化学计量比，对局部能带结构产生巨大影响。事实上，正是这些变化反过来通过AHE电阻率回路中的异常来模拟潜在的THE。
2019-10-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
SrRuO3 under tensile strain: Thickness-dependent electronic and magnetic properties
本文利用机器学习辅助分子束外延和软X射线磁圆二色性研究拉伸应变SRO薄膜，揭示厚度对电子结构与磁性的调控及1 nm处的非铁磁绝缘转变。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Two-channel anomalous Hall effect in SrRuO3
SrRuO $_3$薄膜的霍尔效应在接近铁磁性厚度极限时，除了正常和反常的霍尔效应外，还出现了一个额外的峰.这个额外的峰值已被归因于拓扑霍尔效应，由于在膜中的二维skyrmions周围的矫顽场，然而，在SrRuO $_3$的异常霍尔效应的符号可以改变作为饱和磁化强度的函数。在这里，我们报告的霍尔峰SrRuO $_3$中的体积磁力测量和磁力显微镜表明，峰的结果从两个异常的霍尔通道与相反的符号叠加。这些通道可能是由于SrRuO $_3$中的厚度变化而形成的，从而产生具有不同饱和磁化强度和矫顽场的两个空间分离的磁性区域。这些结果对于发展自旋电子学的强关联材料至关重要。
2020-04-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hysteretic current-voltage characteristics and resistance switching at an epitaxial oxide Schottky junction SrRuO$_{3}$/SrTi$_{0.99}$Nb$_{0.01}$O$_{3}$
研究了在SrTi $_{0.99}$ Nb $_{0.01}$ O $_{3}$（Nb：STO）衬底上外延生长的SrRuO $_{3}$（SRO）薄膜的钙钛矿异质结的输运性质。SRO/Nb：STO界面的整流电流-电压（$I$ - $V$）特性与深功函数金属（SRO）和$n$型半导体（Nb：STO）组成的肖特基结一致。在$I$ - $V$特性中出现滞后，其中高电阻和低电阻状态分别由反向和正向偏置应力引起。电阻切换也通过施加1 $μ$ s - 10 ms持续时间的短电压脉冲来触发。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Inhomogeneous ferromagnetism mimics signatures of the topological Hall effect in SrRuO$_3$ films
磁性材料中的拓扑输运现象是当前凝聚态研究的一个重要课题。研究最广泛的现象之一是"拓扑霍尔效应“（THE），它是通过传导电子和拓扑自旋结构（如skyrmions）之间的自旋轨道相互作用产生的。我们报告了一套全面的霍尔效应和磁化测量外延膜的原型铁磁金属SrRuO $_3$的磁性和输运性质的系统调制通过改变Ru空位的浓度。我们观察到的霍尔效应异常，非常类似的签名的THE，但定量分析表明，它们导致的非随机分布的Ru空位所造成的铁磁磁化的不均匀性。由于这种不均匀性是难以避免的，很少独立的特点，我们的研究结果提出了问题，在许多先前的量子材料，异质结构和设备的传输研究的拓扑自旋纹理的识别。关于这种纹理的存在的坚定的结论必须满足严格的条件，如探针直接耦合到原子尺度上的非共线磁化。
2020-10-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic band structure of (111) $SrRuO_{3}$ thin film$-$an angle-resolved photoemission spectroscopy study
利用\textit{in situ}角分辨光电子能谱（ARPES）技术研究了脉冲激光沉积（PLD）生长的SrRuO $_3$（SRO）薄膜的电子能带结构。我们观察到以前未报道的，轻带的重整化准粒子有效质量约为0.8 $m_{e}$。这种质量重整化的电子-声子耦合在能带色散中产生一个特征性的“扭结”。使用爱因斯坦模型的自能分析表明，覆盖44至90 meV的能量范围内的五个光学声子模式有助于耦合。此外，我们还发现费米能级的准粒子谱强度被大大抑制，价带谱中出现两个显著的峰，分别位于结合能为0.8 eV和1.4 eV处。我们讨论这些意见的可能影响。总之，我们的工作表明，高品质的氧化物薄膜与大的自旋轨道耦合可以沿极性（111）取向的PLD技术，使\textit{in situ}电子能带结构的研究。这可以允许表征（111）异质结构$-$的能带结构的厚度依赖性演化，这是探索双层极限中可能的拓扑量子态的先决条件。
2021-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Enhanced metallic properties of SrRuO3 thin films via kinetically controlled pulsed laser epitaxy
金属电极是所有电子设备的通用元件。导电SrRuO 3（SRO）外延薄膜由于与钙钛矿衬底良好的晶格失配而被广泛用作复合氧化物异质结构中的电极。然而，当与SRO单晶相比时，SRO薄膜已经显示出降低的电导率和居里温度（T_C），这可能导致器件中更高的焦耳热和能量损耗。在这里，我们报告说，高品质的SRO薄膜，可以合成通过控制羽动力学和生长速率的脉冲激光外延（PLE）与实时光学光谱监测。在动力学控制条件下生长的SRO薄膜，最低可达约100nm。16 nm的厚度，表现出增强的电导率和T_C相比，体值，由于其改善的化学计量和应变介导的增加的带宽的Ru 4d电子。这一结果提供了一个方向，以提高物理性能的PL生长的薄膜和铺平了道路，为改善器件的应用。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
