Langreichweitige Ni-Mn-geordnete Filme aus R₂NiMnO₆ (R= La, Nd, Sm) werden erfolgreich durch außeraxiales HF-Magnetronsputtern gezüchtet. Die Filme zeigen masseähnliche magnetische Eigenschaften, wobei Tc für Filme mit 30 Elementarzellen oder mehr (t>10 nm) unabhängig von der epitaktischen Spannung ist [DeLuca, APL Materials, DOI: 10.1063/5.0055614; Jonathan PRM im Druck, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster]

Die Filme aus ferromagnetischem isolierendem La₂NiMnO₆ (LNMO) sind noch bis zu 2 u.c. magnetisch. Allerdings sind die magnetischen Eigenschaften von 2-5 u.c. LNMO-Filme werden aufgrund einer elektronischen Rekonstruktion an den Grenzflächen über Dimensionalitätseffekte hinaus beeinflusst. Mithilfe einer oberen LaNiO3-Elektronenakzeptorschicht wird der Elektronenüberschuss neu verteilt und der Magnetismus der ultradünnen LNMO-Filme wiederhergestellt.

Interessanterweise zeigt das in das ferromagnetische Ni/Mn-Gitter eingebettete Nd-Untergitter in dünnen Nd₂NiMnO₆-Filmen ein paramagnetisches Verhalten bei niedrigen Temperaturen, wie XMCD-Messungen zeigen [Jonathan Spring, im Druck].

Übergitter mit Doppelperowskiten als Bausteine

Die Implementierung multiferroischer Geräte wird insbesondere durch die Knappheit einphasiger Verbindungen erschwert, die bei Raumtemperatur eine beträchtliche elektrische Polarisation und Ferromagnetismus aufweisen. „Materials by Design“ erweisen sich als wirksame Strategie zur Lösung dieses Problems. Interessanterweise wurde durch Ab-initio-Rechnungen vorhergesagt, dass künstliche Materialien, die aus abwechselnden Schichten der Doppelperowskite La₂NiMnO₆ und R₂NiMnO₆ (R=Seltenerdionen) bestehen, nahe Raumtemperatur ein multiferroisches Verhalten zeigen.

Wir züchten derzeit La₂NiMnO₆/R₂NiMnO₆-Übergitter durch RHEED-ausgestattetes Off-Axis-Magnetron-Sputtern und untersuchen ihre magnetischen und potenziellen ferroelektrischen Eigenschaften.