碎片磁性–难以捉摸的原子尺度磁信号被揭示

波士顿学院，麻省理工学院和加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员揭示了莫特绝缘子中难以捉摸的原子级磁性“信号”。

马萨诸塞州栗山（Chestnut Hill）-探索Mott绝缘子的特性，来自波士顿学院，麻省理工学院和U.C.的一组研究人员研究小组最近在《自然物理学》杂志上报道说，圣塔芭芭拉（Santa Barbara）在独特的材料中揭示了一种难以捉摸的原子级磁信号，该信号从绝缘体过渡到金属。

该团队使用称为Mott绝缘体的材料中的一种化合物，使用自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM）在原子水平上详细描述了这些绝缘体的一个实例的基本物理原理，可以将其操纵为一种绝缘体。该报告的主要作者波士顿学院物理学助理教授伊利亚·泽尔科维奇说，通过添加电子电荷可以使金属态化，这种过程称为掺杂。

Zelkjovic解释说，莫特绝缘子的特征在于由于强烈的电子-电子相互作用而使电子局部化，并且通常伴有磁序。在这种情况下，研究小组开发并研究了莫特绝缘子铱酸盐锶（一种氧化物，以单晶形式）的表面。

他说，在许多复杂的氧化物中，磁序嵌入在其他相的空间不均匀景观中。该小组试图以电荷和自旋灵敏度在单个原子长度的尺度上进行测量，以充分理解基础物理，这是任何复杂氧化物中都尚未实现的程序。

通过使用自旋极化扫描隧道显微镜（SP-STM），Zeljkovic和他的同事报告说，该团队能够首次执行此实验。Zeljkovic说，这些测量有助于了解反铁磁Mott绝缘子如何随着载流子掺杂而演变，自从发现原型掺杂的Mott绝缘子（是氧化铜高温超导体）以来，这使科学家感到困惑。

通过跟踪电荷载流子掺杂的演变过程，研究人员发现，在低掺杂水平下，材料电子的均匀反铁磁序会在绝缘体到金属的过渡附近熔化成碎片状的“斑片状”反铁磁序。报告。

泽尔科维奇说，研究结果使人们对莫特绝缘子的独特特性有了更深入的了解，并且使SP-STM成为了一种能够揭示复杂氧化物中原子级信息的有力工具。

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除了Zeljkovic之外，该报告的共同作者是波士顿学院的研究人员He Zhao，Andrew Uzdejczk和Ziziang Wang，题为“掺杂Mott绝缘体中反铁磁有序的原子尺度碎片化和崩溃”。加州大学圣塔芭芭拉分校的研究人员Stephen D. Wilson，陈翔和Zach Porter；麻省理工学院的研究人员Jagadeesh Moodera和Sujit Manna。

波士顿学院的实验得到了美国能源部早期职业奖的支持。自旋极化STM能力的发展得到了美国陆军研究办公室和美国国家科学基金会的支持。