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小尺度复杂氧化物的铁磁-金属边缘态及空间有序排布
发布人:韦佳  发布时间:2016-03-20   浏览次数:265


对称性以及对称性破缺所导致的各种新奇现象一直以来都是凝聚态物理的研究热点。近年来,在拓扑绝缘体和石墨烯纳米带等二维电子体系中由于对称性破缺而产生的边缘态效应已经引起了人们的广泛关注,然而在强关联电子体系中是否存在边缘态效应尚不清楚。最近,沈健课题组在国际上首先报道在强关联锰氧化物(La0.325Pr0.3Ca0.375MnO3)纳米带中存在着由于对称性破缺而产生的铁磁金属边缘态。该边缘态具有比母体材料明显更高的金属-绝缘体转变温度、更低的电阻率和更强的磁矩。该边缘态具有很强的尺度效应,随着纳米带宽度的逐渐减小,边缘态效应逐渐增强,对材料宏观物性的影响越来越大。由于边缘态的存在能够极大的改善材料的宏观物性,操纵边缘态的空间分布将为其物性可调控性提供一个全新的途径。我们通过微纳加工,在薄膜样品中引入密度、尺度可调的纳米孔阵列,发现每个孔的边缘确实形成了环状的铁磁-金属边缘态。通过这种方法,不仅将体系的相变温度提高了110K,还实现了人工调控量子态的空间有序排布。这些结果表明空间尺度效应及其诱导的对称性破缺是实现复杂电子体系超敏量子调控的一条有力途径。相关成果发表在Nature Comm. 6, 6179 (2015)和Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, 9558 (2015).

图:a)小尺度锰氧化物铁磁-金属边缘态的磁力显微镜图。b)线的金属-绝缘体相变温度要比薄膜提高60K。c)纳米孔阵列可以诱导边缘态的空间有序排布。d)通过提高孔的密度可以使相变温度比薄膜提高110K。