Magnetic anisotropy induced novel phenomena in itinerant ferromagnet SrRuO₃ thin films

Inzicht in materialen voor nieuwe elektronica

Complexe oxides en hun contactoppervlakken zijn een veelzijdig platform om heterostructuren met loodrechte magnetische anisotropie te ontwerpen.  En, belangrijker nog, ze bieden de mogelijkheid om dergelijke anisotropie af te stemmen via een aantal strategieën. SrRuO3, het unieke ferromagnetische 4d overgangsmetaal oxide, is een belangrijk materiaal voor het ontwerpen van allerlei functionaliteit dankzij de sterke samenwerking tussen elektron-elektron correlatie en spin-baan koppeling. De afstembaarheid van de magnetische anisotropie in heterostructuren gebaseerd op SrRuO3 verschaft bovendien mogelijkheden in het creëren van onconventionele kenmerken in zowel de magnetische als de magneto-transport eigenschappen.

Het promotieonderzoek van Ping Zhang richtte zich op nieuwe kenmerken in dunne SrRuO3 lagen en heterostructuren door middel van het afstemmen van de magnetische anisotropie van dit materiaal. Zij zag karakteristieke kenmerken van het Topologische Hall Effect in lagen SrRuO3 met meerdere anisotropie assen. Dit leverde eigenaardigheden op in transport, met niet eerder vertoonde robuustheid ten aanzien van het roteren van een magnetisch veld en temperatuur variaties.

Verder verkreeg Zhang sterke uniaxiale loodrechte anisotropie in SrMnO3/SrRuO3 heterostructuren door de grensvlakcondities aan te passen. Een dergelijk tweelagen systeem is een veelbelovende bouwsteen voor spintronica toepassingen in apparaten waarbij de magneto-kristallijne anisotropie afgestemd kan worden en de magnetisatie bepaald kan worden, wat een nieuwe ontwerp strategie voor geheugen en bereken toepassingen verstrekt.

De bevindingen van Zhang leveren belangrijk inzichten op voor toekomstige toepassingen van deze structuren, die gebruik maken van de intrinsieke complexe magneto-kristallijne anisotropie van deze materialen en hun beïnvloeding door elektrische- en spin-baan velden.

Ping Zhang verrichtte haar promotieonderzoek bij de afdeling Fysica van Nano Devices van het Zernike Institute for Advanced Materials met financiering via de Chinese Scholarship Council.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/0b9be382-2d4f-4c4d-976b-afc8278f8acd