Tunable Magnetic Anisotropy in Patterned SrRuO3 Quantum Structures: Competition between Lattice Anisotropy and Oxygen Octahedral Rotation

纳米点 材料科学 各向异性 凝聚态物理 磁各向异性 纳米技术 八面体 钙钛矿(结构) 化学物理 结晶学 磁化 晶体结构 磁场 光学 物理 化学 量子力学
作者
Hongguang Wang,Gennadii Laskin,HE Wei-wei,Hans Boschker,Min Yi,J. Mannhart,Peter A. van Aken
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (22) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202108475
摘要

Abstract Artificial perovskite oxide nanostructures possess intriguing magnetic properties due to their tailorable electron–electron interactions, which are extremely sensitive to the oxygen coordination environment. To date, perovskite oxide nanodots with sizes below 50 nm have rarely been reported. Furthermore, the oxygen octahedral distortion and its relation to magnetic properties in perovskite oxide nanodots remain unexplored thus far. Here, the magnetic anisotropy in patterned SrRuO 3 (SRO) nanodots as small as 30 nm are studied. The constituent elements, in particular oxygen ions, are directly visualized via performing atomic resolution electron microscopy and spectroscopy. It is observed that the magnetic anisotropy and RuO 6 octahedra distortion in SRO nanodots are both nanodot size‐dependent but remain unchanged in the first 3‐unit‐cell interfacial SRO monolayers regardless of the dots’ size. Combined with first principle calculations, a unique structural mechanism behind the nanodots’ size‐dependent magnetic anisotropy in SRO nanodots is unraveled, suggesting that the competition between lattice anisotropy and oxygen octahedral rotation mediates anisotropic exchange interactions in SRO nanodots. These findings demonstrate a new avenue toward tuning magnetic properties of correlated perovskite oxides and imply that patterned nanodots could be a promising playground for engineering emergent functional behaviors.
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