外延LSMO薄膜

界面DMI超大

在NdGaO₃衬底上外延生长的La₀.₇Sr₀.₃MnO₃薄膜展现出比已报道氧化物体系高一到两个数量级的界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用，为氧化物自旋电子学中的手性调控开辟新途径。

Liu, Yang · Xiaotong, Zhang · 王涵晨 · 王金龙 · Yiming, Sun · Lei, Liu · Zhao, Zhiyuan · Yumin, Yang · 魏大海 · 潘东 · Jianhua, Zhao · 沈健 · 赵巍胜 · 卢海昌 · 于海明 · 王文彬 · 雷娜

Applied Physics Reviews 2025

参数信息

界面DMI系数

1.96 pJ/m

技术优势

无需贵金属

仅靠NdGaO₃衬底与LSMO薄膜的界面协同效应即可实现大DMI，不需要Pt、Ir等重金属掺杂来提供强自旋轨道耦合。

氧化物体系新高

1.96 pJ/m的DMI系数比此前报道的氧化物体系高一到两个数量级，使氧化物在需要强手性相互作用的拓扑自旋器件中变得有竞争力。

机理有计算支撑

实验结合第一性原理计算，揭示Nd的6s和4f电子协同增强界面自旋轨道耦合，为理性设计更大DMI的氧化物界面提供了明确方向。

应用场景

• 自旋电子学：利用大界面DMI稳定手性磁结构，提高自旋电子器件的信息密度和能耗效率。
• 拓扑自旋结构：为氧化物薄膜中斯格明子等拓扑结构的生成提供关键手性相互作用。
• 磁性存储：通过DMI稳定纳米级磁畴和拓扑位，提升磁性介质的存储密度和热稳定性。
• 磁子器件：强DMI可诱导非互易自旋波传播，用于实现磁子逻辑和信号处理器件。