南昌大学材料科学与工程学院
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我校郑仁奎教授课题组首次在双钙钛矿氧化物中发现线性巨磁电阻效应

近日,我校材料科学与工程学院郑仁奎教授及其合作者的最新研究成果以题为Giant linear magnetoresistance in half-metallic Sr2CrMoO6 thin films(半金属Sr2CrMoO6薄膜中的线性巨磁电阻)在国际知名学术期刊《npj Quantum Materials》(《量子材料》)上发表。《量子材料》是一本关注包括拓扑材料超导材料以及材料中电子关联现象和量子现象的期刊,是拓扑和量子物理领域最具影响力的期刊之一。郑仁奎教授的硕士研究生王昭才为该论文的第一作者。

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1 (a) Sr2CrMoO6的晶体结构; (b) Sr2CrMoO6的自旋分辨总态密度,其中费米面是完全自旋极化; (c) Sr2CrMoO6薄膜X射线衍射图谱; (d) Sr2CrMoO6薄膜的磁性; (e) Sr2CrMoO6薄膜中发现的线性巨磁电阻现象。

线性磁电阻(linear magnetoresistance, LMR)描述了材料中的电阻随外加磁场线性变化的现象,有别于正常金属或半导体电阻随磁场二次方变化的行为。在历来研究中,线性巨磁电阻常见于高度无序的半导体材料拓扑绝缘体材料或者狄拉克/外尔半金属材料。作为量子材料中典型的量子效应之一,线性磁电阻的起因一直以来被研究者关注。此次在半金属Sr2CrMoO6薄膜中观首次测到了线性巨磁电阻现象,将线性磁电阻体系扩展到亚铁磁金属氧化物材料。研究团队通过电输运、磁性以及第一原理计算对线性磁电阻起因做了预测:对超高迁移率的薄膜材料施加磁场,自旋极化的载流子将以绕磁感线的回旋运动为主,沿电场方向的漂移运动为辅在载流子回旋轨道与磁畴壁发生相互作用时,回旋轨道会绕磁畴漂移,形成线性磁电阻现象。此外,Sr2CrMoO6薄膜特殊的半金属能带结构及其在低温下的超高迁移率使其在低损耗自注入材料中有独特的优势。

该论文得到了国家自然科学基金和南昌大学一流学科建设项目的支持。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41535-021-00354-1