在信息化的浪潮中，強(qiáng)關(guān)聯(lián)材料體系由于其多種參量相互耦合并可以相互調(diào)控而顯得尤為重要。新型低維材料中，對(duì)稱(chēng)性破缺可以在材料邊緣引起有趣的邊緣態(tài)，這種性在傳統(tǒng)氧化物體系中能否存在、是否可控，直以來(lái)都備受科學(xué)界關(guān)注。
    復(fù)旦大學(xué)沈建教授擁有豐富的錳氧化物研究經(jīng)驗(yàn)并在該域?qū)崿F(xiàn)很多開(kāi)創(chuàng)性的工作。沈建教授課題組用PPMS-SPM可在低溫強(qiáng)磁場(chǎng)下對(duì)材料的磁疇進(jìn)行精細(xì)測(cè)量的點(diǎn)，對(duì)復(fù)雜錳氧化物薄膜的邊緣態(tài)、電致電阻機(jī)制、化學(xué)有序度對(duì)薄膜物性的影響作系統(tǒng)研究并取得了重要科研成果。

、傳統(tǒng)材料新性，復(fù)雜錳氧化物薄膜的“邊緣態(tài)”及物性調(diào)控

    沈健教授課題組杜愷同學(xué)通過(guò)微納加工制備了“條帶”狀(La,Pr)CaMnO3（LPCMO）薄膜。用PPMS-SPM在低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下觀測(cè)“條帶”樣品磁疇的形狀和分布，發(fā)現(xiàn)樣品的邊緣部分更易出現(xiàn)鐵磁性磁疇。經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論模擬，研究者發(fā)現(xiàn)正是由于空間對(duì)稱(chēng)性破缺導(dǎo)致了LPCMO薄膜在邊緣部分更容易出現(xiàn)鐵磁相，“條帶”的邊緣鐵磁態(tài)對(duì)樣品的輸運(yùn)性質(zhì)有明顯的影響，在邊緣鐵磁態(tài)出現(xiàn)的樣品中樣品更容易表現(xiàn)出金屬性。該工作直觀觀測(cè)到復(fù)雜錳氧化物中的對(duì)稱(chēng)性破缺引起的“邊緣態(tài)”，并在2015年2月將其成果發(fā)表在Nature  communications，獲學(xué)術(shù)研究者好評(píng)。(Du K, Zhang K, Dong S, et al. Visualization of a  ferromagnetic metallic edge state in manganite strips[J]. Nature communications,  2015, 6.)

在磁場(chǎng)環(huán)境下樣品的磁疇并不均勻分布，其邊緣部分更易出現(xiàn)鐵磁性磁疇

二、復(fù)雜錳氧化物薄膜電致電阻內(nèi)在機(jī)制的直觀觀測(cè)
    沈建教授課題組魏文剛、劉皓同學(xué)用PPMS-SPM組件在低溫下原位觀測(cè)了電流激發(fā)前后LPCMO薄膜高低阻態(tài)的磁疇形狀及分布。結(jié)果顯示，電流基本不改變樣品的鐵磁比例，樣品的磁疇形狀在大尺度上并沒(méi)有明顯變化。隨后，通過(guò)對(duì)測(cè)得磁疇圖的仔細(xì)對(duì)比，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，在“關(guān)鍵”位置電流激發(fā)出了細(xì)小的鐵磁疇，而這些細(xì)小鐵磁疇起到的橋梁作用，將大的鐵磁疇連接起來(lái)形成了導(dǎo)電通路。該工作通過(guò)原位觀測(cè)的手段觀測(cè)到電致電阻材料中激發(fā)出的導(dǎo)電通路，其成果于2016年1月發(fā)表在Physical  Review B期刊。 (Wei W, Zhu Y, Bai Y, et al. Direct observation of current-induced  conductive path in colossal-electroresistance manganite thin films[J]. Physical  Review B, 2016, 93(3): 035111.)

在“關(guān)鍵”位置電流激發(fā)出了細(xì)小鐵磁疇

三、化學(xué)有序度對(duì)物性的影響
    為了研究化學(xué)摻雜的有序度對(duì)復(fù)雜錳氧化物物性的影響，朱銀燕等同學(xué)分別制備了化學(xué)組分相同的無(wú)序摻雜LPCMO薄膜和有序摻雜LCMO/PCMO超晶格薄膜。通過(guò)PPMS-SPM測(cè)量了樣品在低溫下的磁疇，發(fā)現(xiàn)有序摻雜的超晶格樣品磁疇的平均面積更小并且表現(xiàn)出了更強(qiáng)的連通性。經(jīng)過(guò)進(jìn)步的電輸運(yùn)測(cè)量，超晶格樣品的金屬緣體轉(zhuǎn)變溫度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)序摻雜樣品。該工作通過(guò)實(shí)驗(yàn)深層次研究了化學(xué)有序度對(duì)錳氧化物強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系物性的影響，同時(shí)結(jié)合理論模擬給出了內(nèi)在機(jī)制的闡述和解釋?zhuān)瑉ui終成果于2016年7月正式發(fā)表。(Zhu  Y, Du K, Niu J, et al. Chemical ordering suppresses large-scale electronic phase  separation in doped manganites[J]. Nature communications, 2016,7.)

有序摻雜和無(wú)序摻雜樣品的磁疇圖及電阻率隨溫度的變化

    目前沈健老師課題組已在PPMS-SPM組件上實(shí)現(xiàn)了AFM、MFM、PFM、CAFM等多種功能，并且實(shí)現(xiàn)了電輸運(yùn)等條件下的原位測(cè)量，更多重要的工作正在研究和發(fā)表過(guò)程中。我們非常高興PPMS-SPM用戶(hù)取得如此可喜的成績(jī)，并祝愿所有QD產(chǎn)品的用戶(hù)在科研上再上新臺(tái)階！

注：文中所有學(xué)術(shù)圖片均歸原作者所有

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