論文の概要: Designer Magnetism in High Entropy Oxides

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05552v2
• Date: Thu, 12 Aug 2021 17:22:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-04 01:53:55.164403
• Title: Designer Magnetism in High Entropy Oxides
• Title（参考訳）: 高エントロピー酸化物におけるデザイナー磁性
• Authors: Alessandro R. Mazza, Elizabeth Skoropata, Yogesh Sharma, Jason Lapano, Thomas W. Heitmann, Brianna L. Musico, Veerle Keppens, Zheng Gai, John W. Freeland, Timothy R. Charlton, Matthew J. Brahlek, Adriana Moreo, Elbio Dagotto, Thomas Z. Ward
• Abstract要約: 障害は相関や量子材料に支配的な影響を与えることがある。 磁気システムでは、スピンと交換障害は量子臨界性、フラストレーション、スピンダイナミクスへのアクセスを提供する。 我々は、高エントロピー酸化物が、量子材料を設計するための未探索の経路を示すことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 41.74498230885008
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Disorder can have a dominating influence on correlated and quantum materials leading to novel behaviors which have no clean limit counterparts. In magnetic systems, spin and exchange disorder can provide access to quantum criticality, frustration, and spin dynamics, but broad tunability of these responses and a deeper understanding of strong limit disorder is lacking. In this work, we demonstrate that high entropy oxides present an unexplored route to designing quantum materials in which the presence of strong local compositional disorder hosted on a positionally ordered lattice can be used to generate highly tunable emergent magnetic behavior--from macroscopically ordered states to frustration-driven dynamic spin interactions. Single crystal La(Cr0.2Mn0.2Fe0.2Co0.2Ni0.2)O3 films are used as a structurally uniform model system hosting a magnetic sublattice with massive microstate disorder in the form of site-to-site spin and exchange type inhomogeneity. A classical Heisenberg model is found to be sufficient to describe how compositionally disordered systems can paradoxically host long-range magnetic uniformity and demonstrates that balancing the populating elements based on their discrete quantum parameters can be used to give continuous control over ordering types and critical temperatures. Theory-guided experiments show that composite exchange values derived from the complex mix of microstate interactions can be used to design the required compositional parameters for a desired response. These predicted materials are synthesized and found to possess an incipient quantum critical point when magnetic ordering types are designed to be in direct competition; this leads to highly controllable exchange bias sensitivity in the monolithic single crystal films previously accessible only in intentionally designed bilayer heterojunctions.
• Abstract（参考訳）: 障害は相関材料や量子材料に支配的な影響を与え、クリーンリミットをもたない新しい行動に繋がる。 磁気システムでは、スピンと交換障害は量子臨界性、フラストレーション、スピンダイナミクスへのアクセスを提供するが、これらの応答の広いチューニング性と強い制限障害の深い理解は欠如している。 本研究では, 高エントロピー酸化物が, 強局所構成障害の存在が, フラストレーション駆動の動的スピン相互作用からマクロ的秩序状態まで, 高度に調整可能な磁気的挙動を生成できるような, 量子材料を設計するための未探索経路を示すことを示す。 単結晶la(cr0.2mn0.2fe0.2co0.2ni0.2)o3薄膜は、サイト間スピンおよび交換型不均一性という形で、巨大マイクロ状態障害を伴う磁性サブラティスをホストする構造的に均一なモデルシステムとして用いられる。 古典的ハイゼンベルク模型は、構成的不規則系が長距離磁気一様性をパラドックス的にホストできることを示すのに十分であることが分かっており、その離散量子パラメータに基づく人口移動要素のバランスを、順序付けのタイプと臨界温度の連続的な制御に利用できることを証明している。 理論誘導実験により、マイクロステート相互作用の複雑な混合から導かれる複合交換値は、所望の応答に必要となる合成パラメータを設計するために使用できることが示された。 これらの予測材料を合成し、磁気秩序型が直接競合となるように設計された場合、初期量子臨界点を有することを見出し、故意に設計された2層ヘテロ接合のみでアクセス可能なモノリシックな単結晶膜において高い制御可能な交換バイアス感度をもたらす。

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