| 최초로 2차원 산화물 박막에서 강자성 구현 | ||
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 중국과학기술대학교 루야린(陸亞林) 연구팀은 레이저 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy) 기술을 이용하여 1개 단일 세포층 두께의 SrRuO3와 N개 단일 세포층 두께의 SrTiO3로 구성된 (SrRuO3)1/(SrTiO3)N 초격자를 제조함과 아울러 그 중 SrTiO3층의 단일 세포층 수 개변을 통해 SrRuO3 층의 자기 이방성을 조절할 수 있음을 발견하였다. 해당 성과는 「Correlation-driven eightfold magnetic anisotropy in a two-dimensional oxide monolayer」란 제목으로 "Science Advances"에 게재되었다. 연구팀은 실험을 통해 (SrRuO3)1/(SrTiO3)N 초격자의 강자성은 SrRuO3 단일 세포층에만 존재함을 검증한 다음 이방성 자기저항(magnetic resistance) 등 테스트를 통해 절연층 SrTiO3의 두께 N = 1, 2일 경우 단일 층 SrRuO3의 자화 용이축(easy axis of magnetization)은 방향을 따르며 SrTiO3층의 두께 N≥3일 경우 저온에서 단일 층 SrRuO3의 자화 용이축은 방향을 따르는 동시에 스핀이 미지의 71° 및 109° 반전을 구현할 수 있음을 발견하였다. 자기 이방성 변화의 메커니즘과 관련해 연구팀은 제1 원리 계산을 통해 (SrRuO3)1/(SrTiO3)N 초격자에서 SrTiO3의 두께 N이 1층에서 5층으로 변화됨에 따라 인접 SrRuO3층의 커플링이 감소되어 전자 상관 효과가 증강됨을 발견하였다. 결과적으로 SrTiO3의 두께가 3층 이상일 경우 SrRuO3 단층 중 4d 궤도 위 전자 구조가 변화되면서 에너지갭이 오픈되었다. SrRuO3 단일 층은 N = 1, 2 경우의 금속상태로부터 N≥3 경우의 반도체상태로 전환되었다. 더 중요한 것은 4d 궤도 위 전자의 재분포는 나아가 SrRuO3 단일 층의 스핀 궤도 상호작용에 영향을 미쳐 새로운 자기 이방성 발생을 야기하였다. 해당 연구는 최초로 전자 상관 효과 조절을 통해 2차원 산화물 박막에서 강자성을 구현하였고 또한 2차원 마그네틱 시스템에서 자기 이방성 조절을 달성함과 아울러 2차원 산화물 박막에서의 기타 신기한 물성 탐구를 위해 새로운 수단을 제공하였다. 정보출처 : https://mp.weixin.qq.com/s/3Os-h4mE-_26IIP5zIR64g |
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