近期，中科院合肥研究院強磁場科學中心陸輕鈾課題組與中國科學技術(shù)大學曾長淦課題組、美國Stony Brook University的Mengkun Liu課題組、Columbia University的N. Basov課題組合作，在鈣鈦礦錳氧化物這一關聯(lián)電子體系中的電子摩爾圖案調(diào)控方面取得突破：La_0.67Sr_0.33MnO₃ (LSMO)薄膜中兩種不同源但有相似周期的應力場，以較小的角度交疊在一起時，其共同作用會產(chǎn)生微米尺度的局域?qū)щ娦院丸F磁性的摩爾圖案調(diào)控。該研究成果以 “Moire Engineering of Electronic Phenomena in Correlated Oxides” 為題在線發(fā)表在期刊《自然·物理》（Nature Physics）上。

　　實驗研究表明，在二維范德華系統(tǒng)中，有輕微不同周期的原子層或者以一定小角度堆疊能夠產(chǎn)生摩爾圖案。這類摩爾系統(tǒng)中存在一些新奇屬性，比如魔角石墨烯超晶格中的超導及莫特絕緣態(tài)，扭轉(zhuǎn)雙層石墨烯中的拓撲導電通道。然而，富含電荷、自旋、晶格和高軌道自由度相互作用的關聯(lián)過渡金屬氧化物中摩爾圖案的電子調(diào)控還從來沒有在實驗中取得或理論提出。

　　合作團隊在周期性臺階的LaAlO₃(LAO)襯底上生長了La_0.67Sr_0.33MnO₃(LSMO)薄膜，發(fā)現(xiàn)由于界面耦合效應，LSMO薄膜中存在兩種來源不同但周期相近的應力周期勢場，一種來自襯底臺階，另一種來自LSMO薄膜本身的孿晶疇。當兩種周期勢場以較小的角度交疊在一起時，其共同作用會產(chǎn)生微米尺度的局域?qū)щ娦缘哪枅D案調(diào)控。通過應力場周期大小或者兩個應力場小角度錯位調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了電子摩爾圖案的巨大變化。通過磁力顯微鏡進一步發(fā)現(xiàn)了與導電性摩爾圖案對應的電子的鐵磁摩爾圖案。在鐵磁-順磁相變溫度點以下，導電性摩爾圖案與鐵磁性摩爾圖案共存，在相變溫度點以上，導電性摩爾圖案變模糊但仍存在，然而鐵磁摩爾圖案徹底消失。該研究表明，摩爾工程能夠?qū)崿F(xiàn)對強關聯(lián)量子材料（NdNiO₃，SrTiO₃等）中復雜電子序的操縱。

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41567-020-0865-1。

　　圖：a，LSMO薄膜中兩種應力場耦合示意圖。b，導電性摩爾圖案。C，鐵磁性摩爾圖案。