Strong Ferromagnetism Achieved via Breathing Lattices in Atomically Thin Cobaltites

自旋电子学 铁磁性 凝聚态物理 材料科学 居里温度 单层 晶格常数 磁矩 纳米技术 物理 光学 衍射
作者
Sisi Li,Qinghua Zhang,Shan Lin,Xiahan Sang,Ryan F. Need,Manuel A. Roldán,Wenjun Cui,Zhi‐Yi Hu,Qiao Jin,Shuang Chen,Jiali Zhao,Jiaou Wang,Jiesu Wang,Meng He,Chen Ge,Can Wang,Hui‐bin Lu,Zhenping Wu,Haizhong Guo,Xin Tong,Zhu Tao,B. J. Kirby,Lin Gu,Kuijuan Jin,Er‐Jia Guo
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:33 (4) 被引量:33
标识
DOI:10.1002/adma.202001324
摘要

Abstract Low‐dimensional quantum materials that remain strongly ferromagnetic down to monolayer thickness are highly desired for spintronic applications. Although oxide materials are important candidates for the next generation of spintronics, ferromagnetism decays severely when the thickness is scaled to the nanometer regime, leading to deterioration of device performance. Here, a methodology is reported for maintaining strong ferromagnetism in insulating LaCoO 3 (LCO) layers down to the thickness of a single unit cell. It is found that the magnetic and electronic states of LCO are linked intimately to the structural parameters of adjacent “breathing lattice” SrCuO 2 (SCO). As the dimensionality of SCO is reduced, the lattice constant elongates over 10% along the growth direction, leading to a significant distortion of the CoO 6 octahedra, and promoting a higher spin state and long‐range spin ordering. For atomically thin LCO layers, surprisingly large magnetic moment (0.5 μ B /Co) and Curie temperature (75 K), values larger than previously reported for any monolayer oxides are observed. The results demonstrate a strategy for creating ultrathin ferromagnetic oxides by exploiting atomic heterointerface engineering, confinement‐driven structural transformation, and spin‐lattice entanglement in strongly correlated materials.

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