单晶Gd0.75La0.25FeO3中的类自旋量子阱行为

来源：中国科学材料

为满足实际应用，自旋电子学器件需要自旋在特定方向发生自发取向，但这通常是难以控制的。近日，北京大学杨金波教授和侯仰龙教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，观察了沿b轴的单晶Gd0.75La0.25FeO3在室温下伴随着弱铁磁（wFM）成分的反铁磁（AFM）磁有序。与普通的AFM材料不同,这里的wFM磁矩是离散的，类似于二维量子阱，可以通过一个小磁场在两个状态之间切换。量子阱中的势垒使得矫顽力在50–350 K的宽温度范围内保持稳定，并在17 K时产生独特的自旋翻转现象。此外，在RFeO3（R=稀土）中，稀土和铁的次晶格之间普遍存在着一种AFM耦合。而在Gd0.75La0.25FeO3中，Gd与Fe次晶格之间的AFM耦合被破坏，使得Gd被诱导出的磁矩与Fe磁矩方向不再相反，而是表现出与Fe磁矩方向相同的诱导磁矩。由于在GdFeO3或LaFeO3中不存在自旋翻转，因此AFM耦合的破坏也被认为是材料表现出一种独特的自旋翻转现象的主要原因。以上性质使得Gd0.75La0.25FeO3在信息存储方面具有更优良的可控性。

图1 （a）沿b轴的磁滞回线。（b）矫顽力与温度之间的关系。

图2 Gd0.75La0.25FeO3中磁性量子阱的示意图。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1439-y。