中國科學技術大學首次實現(xiàn)電子相的摩爾調控

記者從中國科學技術大學獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家研究中心曾長淦課題組與其合作者合作，首次在鈣鈦礦錳氧化物這一關聯(lián)電子體系中實現(xiàn)了電子相的摩爾調控。該研究成果日前在線發(fā)表在《自然物理》上。

由于石墨烯等二維范德瓦爾斯材料層間相互作用非常弱，容易解理并堆垛形成各種人工異質或同質結構。當堆垛的兩層之間有微弱的晶格差異或微小的轉角時，就會形成摩爾圖案。近期研究發(fā)現(xiàn)這些二維異質結或同質結體系在摩爾周期勢場作用下，展現(xiàn)出了許多新奇的物理現(xiàn)象，比如在魔角雙層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了關聯(lián)絕緣態(tài)以及非常規(guī)超導態(tài)。然而到目前為止，摩爾圖案的構造還局限于二維范德瓦爾斯體系。如果這種摩爾調控能夠拓展到其它體系，特別是強關聯(lián)體系中，將有可能發(fā)現(xiàn)更多新穎物性，有望應用于高溫超導調控等多個領域。

研究人員利用近場光學顯微鏡發(fā)現(xiàn)，當兩種周期勢場以較小的角度交疊在一起時，其共同作用會產生微米尺度的局域導電性的摩爾圖案調制。研究發(fā)現(xiàn)，在這種薄膜體系中，導電性與應力之間有著非線性的依賴關系，所以調控效果非常顯著。通過對其中一種應力勢場的周期或者曲率的小幅度調節(jié)，可以實現(xiàn)摩爾紋形狀的大幅度改變。在關聯(lián)錳氧化物中，導電性和磁性直接相關。進一步的磁力顯微鏡研究的確發(fā)現(xiàn)了與導電性摩爾條紋相對應的鐵磁性摩爾條紋。這種薄膜的順磁-鐵磁轉變進一步調控了其電子摩爾條紋：在居里溫度以下，導電性摩爾條紋與鐵磁性摩爾條紋共存；而在居里溫度之上，導電性摩爾條紋還在，但鐵磁性摩爾條紋消失。

這一新發(fā)現(xiàn)首次將摩爾調控的概念拓展到了非范德瓦爾斯二維體系，也為在外延薄膜中實現(xiàn)可控的電子條紋以及相應的新奇物性探索提供了一種全新的手段。