氮化物氧化物界面室温铁磁性的发现

研究了利用高活性氮源辅助脉冲激光薄膜沉积系统制备的高质量氧化铬（Cr₂O₃）-氮化铬（CrN）超晶格；测量了不同厚度Cr₂O₃和CrN层的超晶格样品（0.5至5 nm）的结构和磁性特性，发现随着层厚度增加，饱和磁化强度逐渐减小，并且磁性主要集中在界面处。实验中发现， Cr₂O₃/CrN超晶格在室温（325 K）下表现出稳定的铁磁性，超越了两种材料各自的尼尔温度（CrN约为280 K，Cr₂O₃为307 K）。铁磁性主要源自CrN和Cr₂O₃层间的界面相互作用，而界面的磁化强度与层厚度成反比。理论计算表明，Cr³⁺离子通过异质阴离子（O2-和N3-）的杂化作用在界面处产生强烈的铁磁耦合，该耦合使得整个系统的能量最低。