近日，國際知名期刊《Advanced Materials》先后在線發(fā)表題為“Strong Ferromagnetism Achieved via Breathing Lattices in Atomically Thin Cobaltites”和“Strain-mediated high conductivity in ultrathin antiferromagnetic metallic nitrides”的兩項中國散裂中子源（CSNS）多功能中子反射譜儀（MR）重要用戶研究成果。
在這兩項研究中，中國科學院物理研究所特聘研究員郭爾佳課題組通過先進的脈沖激光沉積技術(shù)在單原胞層尺度控制強關(guān)聯(lián)氧化物和氮化物超薄膜的生長，精準控制薄膜生長的層數(shù)、重復周期、原胞層截止面和堆疊方式，按照功能需求對氧化物異質(zhì)結(jié)和超晶格進行人工設計和剪裁，實現(xiàn)“樂高式”的原子層排列，為材料研究和強關(guān)聯(lián)電子體系物理機理探索奠定了基礎。
MR譜儀團隊與用戶研究團隊通力合作，對僅為5原胞層的鐵磁絕緣體LaCoO3超薄膜和Ta/Co/CrN復合多層膜分別進行了極化中子反射譜的測量，證實了超薄膜中面內(nèi)磁矩的分布和大小，為理解低維材料的磁性物理起源和關(guān)聯(lián)電子體系的多序參量耦合機理提供了直接實驗證據(jù)，對下一代光泵浦和電流驅(qū)動的超薄自旋軌道轉(zhuǎn)矩器件的研發(fā)具有重要意義。
多功能中子反射譜儀于2018年9月對國內(nèi)外用戶開放，目前譜儀運轉(zhuǎn)狀況良好，最低反射率達到10-6量級，與國際同類譜儀相當，同時譜儀配備了高低溫（4-750K）和磁場（穩(wěn)態(tài)磁場1T,室溫穩(wěn)定磁場1.8T），可以滿足各類低維量子材料結(jié)構(gòu)和磁性測量的要求。
全文鏈接：1）https://doi.org/10.1002/adma.202001324
2）https://doi.org/10.1002/adma.202005920
圖1. [(LaCoO3)m/(SrCuO2)n]15(LmSn)超晶格的結(jié)構(gòu)和極化中子反射譜表征。(a)結(jié)構(gòu)表征含有單原胞層LaCoO3的L1S8超晶格高分辨透射電鏡圖。極化中子反射譜表征[(b)測試示意圖、(c)菲涅爾系數(shù)歸一化的反射譜、密度和磁性隨厚度的分布]。（d）該成果被選為Advanced Materials當期的亮點文章（frontispiece）。
圖2. 超薄CrN單晶薄膜的結(jié)構(gòu)和磁性表征。(a)CrN晶體結(jié)構(gòu)示意圖。(b)單原胞層CrN薄膜的高分辨透射電鏡圖。50原胞層CrN薄膜的(c)X射線衍射曲線和(d)倒易空間矢量圖。(e)Ta/Co/CrN多層膜的極化中子反射譜。(f)Ta/Co/CrN多層膜的密度和磁性隨薄膜厚度的分布圖。
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