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Direct Observation of Strong Anomalous Hall Effect and Proximity-Induced Ferromagnetic State in SrIrO3
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-01-26 , DOI: 10.1002/adma.202109163
Arun Kumar Jaiswal 1 , Di Wang 2 , Vanessa Wollersen 2 , Rudolf Schneider 1 , Matthieu Le Tacon 1 , Dirk Fuchs 1
Advanced Materials ( IF 27.4 ) Pub Date : 2022-01-26 , DOI: 10.1002/adma.202109163
Arun Kumar Jaiswal 1 , Di Wang 2 , Vanessa Wollersen 2 , Rudolf Schneider 1 , Matthieu Le Tacon 1 , Dirk Fuchs 1
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The 5d iridium-based transition metal oxides have gained broad interest because of their strong spin–orbit coupling, which favors new or exotic quantum electronic states. On the other hand, they rarely exhibit more mainstream orders like ferromagnetism due to generally weak electron–electron correlation strength. Here, a proximity-induced ferromagnetic (FM) state with TC ≈ 100 K and strong magnetocrystalline anisotropy is shown in a SrIrO3 (SIO) heterostructure via interfacial charge transfer by using a ferromagnetic insulator in contact with SIO. Electrical transport allows to selectively probe the FM state of the SIO layer and the direct observation of a strong, intrinsic, and positive anomalous Hall effect (AHE). For T ≤ 20 K, the AHE displays unusually large coercive and saturation field, a fingerprint of a strong pseudospin–lattice coupling. A Hall angle, σxyAHE/σxx, larger by an order of magnitude than in typical 3d metals and an FM net moment of about 0.1 μB/Ir, is reported. This emphasizes how efficiently the nontrivial topological band properties of SIO can be manipulated by structural modifications and the exchange interaction with 3d TMOs.
中文翻译：
直接观察 SrIrO3 中的强反常霍尔效应和邻近感应铁磁状态
5d 铱基过渡金属氧化物因其强自旋轨道耦合而引起了广泛的兴趣，这有利于新的或奇异的量子电子态。另一方面，由于电子-电子相关强度普遍较弱，它们很少表现出像铁磁性这样的主流秩序。在这里，通过使用与 SIO 接触的铁磁绝缘体，通过界面电荷转移， 在 SrIrO 3 (SIO) 异质结构中显示了具有T C ≈ 100 K 和强磁晶各向异性的邻近感应铁磁 (FM) 状态。电传输允许选择性地探测 SIO 层的 FM 状态并直接观察强、本征和正反常霍尔效应 (AHE)。对于T ≤ 20 K，AHE 显示出异常大的矫顽力和饱和场，这是强赝自旋晶格耦合的指纹。据报道，霍尔角σ xy AHE / σ xx比典型的 3d 金属大一个数量级，FM 净矩约为 0.1 μ B /Ir。这强调了通过结构修改和与 3d TMO 的交换相互作用可以有效地控制 SIO 的非平凡拓扑带属性。
更新日期：2022-01-26
中文翻译：
直接观察 SrIrO3 中的强反常霍尔效应和邻近感应铁磁状态
5d 铱基过渡金属氧化物因其强自旋轨道耦合而引起了广泛的兴趣，这有利于新的或奇异的量子电子态。另一方面，由于电子-电子相关强度普遍较弱，它们很少表现出像铁磁性这样的主流秩序。在这里，通过使用与 SIO 接触的铁磁绝缘体，通过界面电荷转移， 在 SrIrO 3 (SIO) 异质结构中显示了具有T C ≈ 100 K 和强磁晶各向异性的邻近感应铁磁 (FM) 状态。电传输允许选择性地探测 SIO 层的 FM 状态并直接观察强、本征和正反常霍尔效应 (AHE)。对于T ≤ 20 K，AHE 显示出异常大的矫顽力和饱和场，这是强赝自旋晶格耦合的指纹。据报道，霍尔角σ xy AHE / σ xx比典型的 3d 金属大一个数量级，FM 净矩约为 0.1 μ B /Ir。这强调了通过结构修改和与 3d TMO 的交换相互作用可以有效地控制 SIO 的非平凡拓扑带属性。
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