Colóquio 07/10/2022: Ferromagnetismo em multicamadas de manganitas e rutenatos investigado por absorção de raios-X

Óxidos de metais de transição com estrutura perovskita exibem uma variedade de propriedades interessantes, como transições de metais para isolantes, supercondutividade, magnetoresistência colossal, entre outras. Essas propriedades aparecem devido ao importante acoplamento entre estruturas cristalográfica, eletrônica e magnética. A possibilidade de fabricar esses sistemas como filmes finos ou multicamadas abre um leque de novas maneiras de criar ou regular as propriedades eletrônicas ou magnéticas desses sistemas. Em filmes finos há a possibilidade de modificar estrutura cristalográfica devido ao strainimposto pelo substrato, o que pode ter consequências na estrutura eletrônica e por conseguinte magnética. Em multicamadas, a criação de interfaces com materiais distintos pode levar a novos acoplamentos eletrônicos e magnéticos. Nesse seminário apresentarei como utilizamos um sistema de multicamadas para restabelecer as propriedades ferromagnéticas de um filme ultra fino de manganita.

O foco de nossa investigação é a manganita com dopagem 1/3 (La_0.7A_0.3MnO₃ (A= Sr ou Ba)). Esse sistema exibe várias propriedades interessantes para sua aplicação em dispositivos como: ordenamento ferromagnéticoacima da temperatura ambiente, magnetoresistência colossal e propriedades de condução de um semi-metal [1,2]. No entanto, em filmes finos, foi descoberto que La_0.7A_0.3MnO₃ torna-se não ferromagnético e isolante para filmes ultra finos com espessuras tipicamente abaixo de 2nm[4]. Essa espessura foi chamada de camada magnetica”morta” [3] e dificultou a exploração desse sistema em dispositivos. Nesse seminário apresentarei nossos resultados usando dicroísmo circular magnético de raios-x (XMCD) e dicroísmo linear de raios-x (XLD) em manganitas crescidas em substratos de SrTiO₃em multicamadas com SrRuO₃ (SRO). Nosso trabalho mostra que a camada magnética morta pode ser drasticamente reduzida pela adição de SRO [5,6]. Por medidas de XMCD mostramos que camadas ultra-finas de La_0.7A_0.3MnO₃mantem-se ferromagnéticas quando há a interface com SRO. Também mostramos que a interface com SRO leva a uma inversão na ocupação dos orbitais 3d do Mn, comparado ao filme de La_0.7A_0.3MnO₃diretamente em contato com o substrato de SrTiO₃.

Nosso trabalho mostra que a interface com SRO traz mudanças eletrônicas e estruturais que levam a estabilidade magnética de camadas ultra finas deLa_0.7A_0.3MnO₃.

[1] J.-H. Park, E. Vescovo, H.-J. Kim, C. Kwon, R. Rameshand T. Venkatesan. Direct evidencefor a half-metallic ferromagnet.Nature392, 794–796 (1998).

[2] Y. Tokura. Critical features of colossal magnetoresistivemanganites.Rep. Prog. Phys.69, 797 (2006).

[3] M. Bibes, S. Valencia, Ll. Balcells, B. Martınez, J. Fontcuberta, M. Wojcik, S. Nadolski, and E. Jedryka. Charge trapping in optimally doped epitaxial manganite thin films.Phys. Rev. B 66, 167 (2002).

[4] M. Huijben, L. W. Martin, Y.-H. Chu, M. B. Holcomb, P. Yu, G. Rijnders, D. H. A. Blank, and R. Ramesh. Critical thickness and orbital ordering in ultrathin La_0.7Sr_0.3MnO₃films. Phys. Rev. B 78, 094413 (2008).

[5] C. Piamonteze,F. Bern,S. R. V.Avula, M. Studniarek, C. Autieri,M. Ziese,and I. Lindfors-Vrejoiu.Ferromagnetic order of ultra-thin La_0.7Ba_0.3MnO₃ sandwiched between SrRuO₃ layers.Appl. Phys. Lett.118, 152408 (2021).

[6] A. Zakharova , M. Caputo, E. B. Guedes , M. Radovic, F. Nolting , and C. Piamonteze. Interplay between magnetism and interface-induced effects in ultrathin manganites.Phys. Rev. Mater. 5, 124404 (2021).

[7] Lv, K., Zhu, H. P., Zou, W. Q., Zhang, F. M. & Wu, X. S. Charge transfer and orbital reconstruction in the (La_2/3Sr_1/3MnO₃)_m/(SrRuO₃)_n superlattices.J. Appl. Phys.117, 185305 (2015).

Tópico: Colóquio do Departamento de Física
Hora: 7 out. 2022 10:00 da manhã São Paulo

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