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Confined Magnetization at the Sublattice‐Matched Ruthenium Oxide Heterointerface

凝聚态物理 自旋电子学 材料科学 异质结 铁磁性 磁矩 磁化 外延 纳米技术 图层(电子) 物理 化学 磁场 生物化学 量子力学 催化作用
作者
Yiyan Fan,Qinghua Zhang,Ting Lin,He Bai,Chuanrui Huo,Qiao Jin,Tielong Deng,Songhee Choi,Shengru Chen,Haitao Hong,Ting Cui,Qianying Wang,Dongke Rong,Chen Liu,Chen Ge,Zhu Tao,Lin Gu,Kuijuan Jin,Jun Chen,Er‐Jia Guo
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202408247
摘要

Abstract Creating a heterostructure by combining two magnetically and structurally distinct ruthenium oxides is a crucial approach for investigating their emergent magnetic states and interactions. Previously, research has predominantly concentrated on the intrinsic properties of the ferromagnet SrRuO 3 and recently discovered altermagnet RuO 2 solely. Here, the study engineers an ultrasharp sublattice‐matched heterointerface using pseudo‐cubic SrRuO 3 and rutile RuO 2 , conducting an in‐depth analysis of their spin interactions. Structurally, to accommodate the lattice symmetry mismatch, the inverted RuO 2 layer undergoes an in‐plane rotation of 18 degrees during epitaxial growth on SrRuO 3 layer, resulting in an interesting and rotational interface with perfect crystallinity and negligible chemical intermixing. Performance‐wise, the interfacial layer of 6 nm in RuO 2 adjacent to SrRuO 3 exhibits a nonzero magnetic moment, contributing to an enhanced anomalous Hall effect (AHE) at low temperatures. Furthermore, the observations indicate that in contrast to SrRuO 3 single layers, the AHE of [(RuO 2 ) 15 /(SrRuO 3 ) n ] heterostructures show nonlinear behavior and reaches its maximum when the SrRuO 3 thickness reaches tens of nm. These results suggest that the interfacial magnetic interaction surpasses that of all‐perovskite oxides (≈5‐unit cells). This study underscores the significance and potential applications of magnetic interactions based on the crystallographic asymmetric interfaces in the design of spintronic devices.
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