氧化銦表面的磁性

Original publish date:Jul 26, 2009

編輯 Keelungman 報導

 

氧化銦是導電玻璃ITO的主要成分,被廣泛地應用在液晶螢幕等光電科技領域。傳統上,純的氧化銦被認為是不具有鐵磁性的,然而新加坡南洋理工大學的研究團隊利用理論計算,發現氧化銦在(001)方向的表面可以存在穩定的鐵磁性。

之前的實驗中,科學家已經發現到:在真空環境下經過退火處理,氧化銦的奈米結構可能存在磁性 http://www.iop.org/EJ/ref/-prog=article/-target=doi/0953-8984/21/27/272202/12 “>[1] http://www.iop.org/EJ/ref/-prog=article/-target=doi/0953-8984/21/27/272202/13 “>[2] 。由於實驗過程並沒有對氧化銦摻雜外加的磁性成分,這些科學家猜測:氧化銦磁性的起源可能跟材料內的氧缺陷有關。然而這項猜測一直缺乏理論上的佐證。最近新加坡南洋理工大學的研究團隊,對氧化銦的磁性起源提出另一種模型:其磁性可能直接來自氧化銦的表面態自發磁化!

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在氧化銦(001)缺氧表面的自旋電子分佈。 (c) Z. R. Xiao

研究團隊利用第一性原理密度泛函理論,計算在氧化銦在 (001) 缺氧表面的電子結構。他們發現:當這個缺氧表面還出現部分銦缺陷時,剛好表面態會出現電子半填滿的狀態,進而引發自發磁化。而表面態中,電子彼此之間的交換耦合作用,進而使自發磁化的磁矩鎖定在鐵磁態,從而使表面態出現相當穩定的鐵磁性。

往常對於金屬氧化物的磁性研究,主要都針對在材料內部的磁性性質。這篇研究提醒我們:有時候答案會出現在意料之外的地方!

 

參考來源:

 

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