西安交大刘明教授团队在强关联镍酸盐薄膜体系中观测到超大低场磁阻效应

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西安交大刘明教授团队在强关联镍酸盐薄膜体系中观测到超大低场磁阻效应

2025-01-19

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低场磁阻效应(lfmr，

西安交通大学刘明教授团队赵亚楠副教授等，成功制备了具有钙钛矿层状衍生物Ruddlesden-Popper结构的(NdNiO3)n:NdO薄膜（如图a所示横截面结构）。研究发现，该薄膜在190~240 K的高温范围内展现出显著的低场磁电阻效应(1.2×103%，0.1 T)，如图b所示。临近金属-绝缘体相变点时，所需外部磁场大幅降低，仅需数百奥斯特即可改变电子态，远低于锰酸盐所需的特斯拉级磁场，为低功耗磁性器件研发提供了可能。

图(a)展示了(NdNiO3)n:NdO薄膜的高分辨率横截面STEM-HAADF图像，清晰显示了(NdNiO):NdO结构。(b)为层状(NdNiO):NdO薄膜在冷却过程中的磁阻-温度曲线。(c)对比了本研究与以往低场磁阻研究结果。(d)则以示意图形式阐述了层状(NdNiO3)n:NdO (n = 1)磁畴的传输机制，分别展示了不同温度和磁场下AFM和FM相的分布及能量图，揭示了高温下隧道势垒和磁波动增强的现象。

通过能带结构和态密度计算以及PTMC模拟，研究团队证实了随着温度降低，层状(NdNiO3)n:NdO (n = 1)的磁结构由FM-AFM复合结构转变为纯AFM结构。图d直观地展现了磁畴、温度和磁场之间的相互作用。

该研究阐明了(NdNiO3)n:NdO薄膜中FM(金属)和AFM(绝缘体)磁态的共存与竞争机制，为室温低场磁阻器件的开发提供了重要指导。研究成果已发表在国际著名期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。西安交通大学电子科学与工程学院赵亚楠副教授、博士生姚宇飞和材料学院李平副教授为共同第一作者；刘明教授、赵亚楠教授和郭志新教授为共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。