研究人員揭示了莫特絕緣子中難以捉摸的原子級磁性信號

波士頓大學(xué)，麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校的一組研究人員在探究莫特絕緣子的特性后，發(fā)現(xiàn)該材料從絕緣子過渡到金屬時，這種獨特材料中存在難以捉摸的原子級磁信號。自然物理學(xué)雜志。

該團(tuán)隊使用稱為Mott絕緣體的材料中的一種化合物，使用自旋極化掃描隧道顯微鏡(SP-STM)在原子水平上詳細(xì)說明了這些絕緣體的一個示例的基本物理原理，可以將其操縱為一種絕緣體。該報告的主要作者波士頓學(xué)院物理學(xué)助理教授伊利亞·澤列科維奇說，通過添加電子電荷可以使金屬處于一種金屬態(tài)，這種過程稱為摻雜。

Zelkjovic解釋說，莫特絕緣子的特征在于由于強(qiáng)烈的電子-電子相互作用而使電子局部化，并且通常伴有磁序。在這種情況下，研究小組開發(fā)并研究了莫特絕緣子銥酸鹽鍶(一種氧化物，以單晶形式)的表面。

他說，在許多復(fù)雜的氧化物中，磁序嵌入在其他相的空間不均勻景觀中。該團(tuán)隊試圖以電荷和自旋靈敏度在單個原子長度的尺度上進(jìn)行測量，以充分了解基礎(chǔ)物理，這是任何復(fù)雜氧化物中都尚未實現(xiàn)的程序。

通過使用自旋極化掃描隧道顯微鏡(SP-STM)，Zeljkovic和他的同事報告說，該團(tuán)隊能夠首次執(zhí)行此實驗。Zeljkovic說，這些測量有助于理解反鐵磁Mott絕緣子如何隨著載流子摻雜而演化，自從發(fā)現(xiàn)原型摻雜的Mott絕緣子即氧化銅高溫超導(dǎo)體以來，這使科學(xué)家感到困惑。

通過跟蹤電荷載流子摻雜的演變，研究人員發(fā)現(xiàn)，在低摻雜水平下，材料電子的均勻反鐵磁階會在絕緣體到金屬的過渡附近熔化成碎片狀的“斑片狀”反鐵磁階。報告。

澤爾科維奇說，研究結(jié)果促進(jìn)了對莫特絕緣子獨特特性的理解，并確立了SP-STM作為能夠揭示復(fù)雜氧化物中原子尺度信息的強(qiáng)大工具。