磁铁矿(Fe $_{3}$ O $_{4}$)的绝缘状态可以被足够大的直流电场破坏。脉冲测量被用来检查这种转变的动力学。开关电压的直方图示出了随着温度降低而变宽的过渡宽度,这与在其他系统中所看到的趋势一致,所述其他系统涉及在存在无序的情况下的“解钉扎”。开关分布也被修改的外部磁场的规模相当于所需的重新取向的磁化。
英文摘要:
The insulating state of magnetite (Fe$_{3}$O$_{4}$) can be disrupted by a sufficiently large dc electric field. Pulsed measurements are used to examine the kinetics of this transition. Histograms of the switching voltage show a transition width that broadens as temperature is decreased, consistent with trends seen in other systems involving "unpinning" in the presence of disorder. The switching distributions are also modified by an external magnetic field on a scale comparable to that required to reorient the magnetization.
Electric Field Control of the Verwey Transition and Induced Magnetoelectric Effect in Magnetite
我们将单晶Fe $_3$ O $_4$薄膜成一个门控器件结构,并展示了控制的能力与静态电场的Verwey转变。Verwey转变温度($T_V$)对于电场的两个极性都增加,表明该效应不由载流子浓度的变化驱动。Fe $_3$ O $_4$膜内的诱导电极化的强度和/或应变的能量学为这种行为提供了可能的解释。Verwey转变的电场控制直接导致了具有585 pT m/V系数的大磁电效应。
Correlation between magnetism and the Verwey transition in magnetite
AGH University of Krakow(克拉科夫AGH科技大学);Institute of Solid State Physics, TU Wien(维也纳工业大学固体物理研究所);Mössbauer Spectroscopy Laboratory, Institute of Technology, University of the National Education Commission(国家教育委员会理工学院穆斯堡尔谱学实验室);The Henryk Niewodniczanski Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院亨利克·涅沃德尼察斯基核物理研究所);Purdue University(普渡大学);Univ. Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);Institut Néel, CNRS & Univ. Grenoble Alpes(内尔研究所,法国国家科学研究中心与格勒诺布尔阿尔卑斯大学);University of Zagreb(萨格勒布大学)
Laser-driven first-order spin reorientation and Verwey phase transitions in the magnetite Fe$_3$O$_4$ beyond the range of thermodynamic equilibrium
在飞秒激光脉冲的作用下发生的超快光致相变为在不同的晶态、电子态和磁态之间切换固体提供了多功能的机会,从而以显著的方式改变了它们的功能性质。本文报道了铁磁磁铁矿Fe $_3$ O $_4$的激光诱导自旋重取向和Verwey相变。利用飞秒光学和磁光泵浦探测技术,我们定义了当部分或完全光致相变发生从单斜绝缘到立方金属态,伴随着磁各向异性从单轴到立方的切换时,样品的初始温度和激光能量密度的范围。因此,我们揭示了这些相变之间的连接时,飞秒激光脉冲驱动。使用瞬态线性和二次磁光效应,我们研究了磁化动力学发起的切换的磁各向异性轴。我们揭示了存在的域下的激光诱导的相变,甚至低于既定的阈值通量的过渡,以及当材料最初是在立方相。这是这两种激光诱导的相变均超出热力学平衡范围的一级相变的表现。
The origin of hysteresis in resistive switching in magnetite is Joule heating
在许多过渡金属氧化物中,观察到电阻经历由大偏压引起的剧烈变化。在磁铁矿中,Fe $_3$ O $_4$,低于Verwey温度,最近发现一个电场驱动的过渡到一个较低的电阻状态,具有滞后的电流-电压响应。本文报道了外延磁铁矿薄膜的脉冲电导测量结果。我们发现,虽然高到低电阻的转变是由电场驱动的,在$I-V$曲线中观察到的滞后的结果从焦耳加热在低电阻状态。磁滞回线的形状取决于脉冲参数,并减少到一个无电流的“跳跃”提供的热弛豫是快速的电压脉冲之间的时间相比。提出了一个简单的弛豫时间热模型,捕捉的滞后机制的要点。
Short-Range Correlations in Magnetite above the Verwey Temperature
磁铁矿(Fe $_3$ O $_4$)是古希腊人类发现并利用的第一种磁性物质,但由于其令人费解的性质,至今仍备受关注。这在很大程度上是由于对发生在$T_V=124$ K下的Verwey转变的全面和连贯的理解的追求,并且与电导率的下降和复杂的结构相变相关。最近基于单晶衍射对结构进行的详细分析表明,电子局域化模式包含线性三Fe位单元,即所谓的三聚体。在这里,我们表明,无论电子本地化模式是什么,它部分生存到室温的短程相关性在高温立方相,很容易辨别的漫散射。此外,{ \it ab initio}电子结构计算表明,在这些漫散射图案的特征可以与费米表面拓扑结构。
Electric Pulse Induced Resistive Switching, Electronic Phase Separation, and Possible Superconductivity in a Mott insulator
金属-绝缘体转变(MIT)是一类有趣的物理现象,包括超导性和巨磁阻(CMR),它们与电阻的急剧变化有关。在过渡金属化合物中,MIT通常与强电子相关性的存在有关,强电子相关性驱动系统进入莫特绝缘体状态。在这些系统中,MIT通常通过电子掺杂或通过施加外部压力来调谐。然而,最近注意到,莫特绝缘体还应该对诸如电场的其它外部扰动敏感。我们在这里报告的第一个实验证据的非易失性电脉冲诱导的绝缘体到金属的过渡和可能的超导性的莫特绝缘体GaTa 4 Se 8。我们的扫描隧道显微镜实验表明,这种非常规的响应系统短电脉冲产生的纳米尺度的电子相分离(EPS)中产生的散装材料。