中国科学技术大学与中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心双聘研究员吴文彬带领课题组在氧化物自旋电子学研究领域取得重大突破：首次制备出基于全氧化物外延体系的人工反铁磁体——[La2/3Ca1/3MnO3/CaRu1/2Ti1/2O3]N，并观察到随外加磁场清晰的具有层分辨的分步磁化翻转模式。相关成果日前发表于《科学》杂志。
　　人工反铁磁体由于具有巨磁阻效应，被成功应用于商业磁存储等领域，使得当今云存盘和云计算等新兴产业成为可能。长期以来，针对人工反铁磁体材料、物理和器件的研究多集中于过渡金属及其合金材料。过渡金属氧化物作为另一大类材料体系，因其高温超导、庞磁电阻、磁电耦合、铁电极化以及离子电导等一系列物理和化学效应，早已成为人们广为关注的研究对象。然而，在这类材料中，一种最基本的器件结构单元——全氧化物人工反铁磁体的缺失，严重阻碍了相关氧化物电子学和自旋电子学器件的研制和发展。
　　吴文彬课题组发现，La2/3Ca1/3MnO3（LCMO）/CaRu1-xTixO3（CRTO）界面由于Mn-O-Ru间电荷转移，可有效抑制LCMO铁磁层的“死层”效应；两种材料具有完全匹配的晶格参数和对称性，可得到完好的界面，保证了多层膜和超晶格的外延生长；其低对称性正交结构使磁性层具有单轴磁各向异性；另外，在CRTO非磁层中，Ru、Ti含量的变化导致其电子态和输运性能可调。
　　在此基础上，课题组在LCMO/CaRu1/2Ti1/2O3（CRTO）中发现了清晰的反铁磁层间交换耦合效应，首次观察到从表层到内部各磁性层分步磁化翻转模式，给出了耦合强度随各层厚度及温度的变化规律，以及可能的耦合机制。
　　（原载于《中国科学报》 2017-07-18 第1版 要闻)