釕氧化物Sr4Ru3O10中的磁相變研究取得進(jìn)展

　　最近，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心研究員田明亮課題組與美國(guó)Kentucky大學(xué)教授曹鋼合作，首次將Sr4Ru3O10單晶的厚度通過(guò)機(jī)械解離的辦法推進(jìn)到納米尺度，并通過(guò)輸運(yùn)測(cè)量研究了其變磁轉(zhuǎn)變行為。發(fā)現(xiàn)Sr4Ru3O10中的變磁轉(zhuǎn)變溫度嚴(yán)重受到厚度的調(diào)制，但是其鐵磁轉(zhuǎn)變、正?；魻栃?yīng)以及反常霍爾效應(yīng)卻與厚度的變化無(wú)關(guān)。

　　含有4d電子態(tài)的鈣鈦礦釕氧化物Srn+1RunO3n+1 (n=1, 2, 3,∞)關(guān)聯(lián)電子體系中存在多種自由度，包括電荷、自旋、晶格和軌道間的復(fù)雜相互作用，蘊(yùn)含著豐富的物理現(xiàn)象，如自旋三重態(tài)配對(duì)（p波）的超導(dǎo)電性、非朗道費(fèi)米液體行為、磁場(chǎng)誘導(dǎo)的變磁量子臨界以及自旋密度波等。

　　Sr4Ru3O10是Srn+1RunO3n+1體系代表性材料之一，最早由曹鋼于1997年合成。該材料最有意思的就是其磁特性：當(dāng)外加磁場(chǎng)沿c軸時(shí)，其在105K以下表現(xiàn)為鐵磁性，而當(dāng)磁場(chǎng)沿著ab面時(shí)，其在50K以下存在變磁轉(zhuǎn)變。雖然Sr4Ru3O10已經(jīng)被研究了很多年，但其磁性到目前仍不清楚。

　　該工作結(jié)果表明變磁轉(zhuǎn)變溫度的降低不能被歸結(jié)于電子結(jié)構(gòu)或者晶格結(jié)構(gòu)的變化，而可以被理解為尺寸效應(yīng)引起的Ru磁矩的重排布。說(shuō)明以前認(rèn)為的電子結(jié)構(gòu)或者晶格結(jié)構(gòu)是引起Sr4Ru3O10發(fā)生變磁轉(zhuǎn)變的觀點(diǎn)是不全面的。

　　另外，在對(duì)Sr4Ru3O10反常霍爾效應(yīng)的標(biāo)度分析中還發(fā)現(xiàn)，其反常霍爾效應(yīng)包含三個(gè)不同的區(qū)域，分別對(duì)應(yīng)φ=1,0和1.6。這三個(gè)區(qū)域都是理論上通過(guò)考慮不同自旋散射機(jī)制所預(yù)期的，但是很少能在同一個(gè)樣品中同時(shí)被觀測(cè)到。該發(fā)現(xiàn)反映出Sr4Ru3O10中具有不同尋常的自旋散射機(jī)制。

　　相關(guān)結(jié)果近期以Size effect on the magnetic phase in Sr4Ru3O10 為題發(fā)表在New J. Phys. 18, 053019 (2016)上。

　　該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金以及中科院國(guó)際創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。