摘要：近日，Phys. Rev. Lett.在线发表了北京科技大学陈骏教授和邓世清教授课题组的研究论文，题目为「Room-Temperature Perovskite Ferromagnetic Insulator via Three-Dimensional Ten

近日，Phys. Rev. Lett.在线发表了北京科技大学陈骏教授和邓世清教授课题组的研究论文，题目为「Room-Temperature Perovskite Ferromagnetic Insulator via Three-Dimensional Tensile Strain」，论文的第一作者为Tianyu Li和Yali Yang。

铁磁绝缘体（FMIs）正受到越来越多研究活动的推动，这不仅是因为它在基于自旋波的信息处理中具有低功耗的独特优势，而且还因为它具有构建下一代自旋电子器件的潜力。然而，无论是极罕见的候选者，还是远低于室温的低居里温度（TC），都极大地阻碍了它们的实际应用。

在此研究中，作者通过调制一种新颖的三维拉伸应变，在自组装LaCoO₃:MgO纳米复合薄膜中实现了居里温度高达594 K的室温铁磁绝缘态。原子分辨电子显微镜定量确定了薄膜的三维应变态，其中+2.6%的面外和+2.1%的面内拉伸应变分别归因于LaCoO₃和MgO构建块之间的界面失配和外延约束。结合电子态的评估和理论分析，将应变态与由此产生的铁磁绝缘性能相关联，并阐明了潜在的机制，通过这些机制应变态打破了晶体场分裂的简并，并定制了库仑相互作用和自旋构型。这项研究发现强调了三维应变策略在通过操纵强自旋-晶格耦合来设计长期期望的高温铁磁绝缘体方面的有效性，为开发关联氧化物中的奇异功能提供了一种有前景的方法。

图1 | (a) LaCoO₃基薄膜中设计的三维晶格应变示意图；(b) 面外同步加速器x射线衍射图；(c) 围绕(101)布拉格条件的倒易空间图；(d) 晶格参数和晶胞体积相对于MgO含量的演变；(e) LaCoO₃-MgO薄膜的表面AFM形貌；(f) LM-II薄膜的亮场TEM图像。

图2 | (a) 随温度变化的电阻率曲线；(b) LaCoO₃和LM-II薄膜的M-T曲线；(c) LM-II薄膜的TC与以往报道的比较；(d-e) 面外和面内M-H环；(f) 面内磁场为10 kOe时LaCoO₃和LM-II的室温Co L3,2边XMCD光谱。

图3 | (a) LM-II薄膜的低倍率HAADF-STEM图像；(b) LaCoO₃:MgO垂直界面的原子尺度HAADF-STEM图像；(c) LaCoO₃和MgO晶格的STEM-HAADF模拟；(d) 图(b)中垂直界面附近的近景及相应的晶体示意图；(e) 图(d)中提取的综合原子柱强度线轮廓；(f-g) 图(b)中黄色矩形框区域内的面内(IP)和面外(OPP) La-La距离轮廓。

图4 | (a) O K边XANES光谱；(b) LaCoO₃和MgO部分收集的O K边STEM-EELS光谱；(c) Co L3,2边XANES光谱；(d) 2×2×2 LaCoO₃超胞在不同应变和自旋构型下的总能量；(e) 应变诱导磁转变和相互作用示意图；(f) 不同应变和氧空位(VO)下2×2×2 LaCoO₃超胞的态密度。

论文链接：

Li, T., Yang, Y., Deng, S. et al. Room-Temperature Perovskite Ferromagnetic Insulator via Three-Dimensional Tensile Strain. Phys. Rev. Lett., 2025, 134, 016702. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.016702

--科研任我行

来源：Future远见