系所：物理學系            教師姓名：徐斌睿副教授

發表期刊：Nature Communications, 16, 7423 (2025)

標題：原子尺度下解析反鐵磁薄膜中晶格應力調控之非線性磁自旋結構

摘要：由清華物理系徐斌睿副教授和德國基爾大學物理系Stefan Heinze教授組成的實驗搭配理論跨國團隊，第一次在原子尺度下針對反鐵磁薄膜解析出由晶格應力調控之非線性磁自旋結構。這個工作的實驗部分是由清華團隊主導，利用建立起來的尖端自旋極化掃描穿隧電子顯微技術，提供實空間原子級的磁自旋解析度，搭配高品質的分子束磊晶成長，製備出高品質的雙原子層反鐵磁錳薄膜在單晶銀晶體上，提供了一個理想二維磁性材料體系可以去深入研究。由於直接實空間原子尺度下去證實晶格應力調控反鐵磁薄膜中的非線性磁自旋結構在前沿研究上還未曾被證實。在這個研究工作中，我們首先在有應力拉伸的雙層反鐵磁錳薄膜解析出三維錐狀非線性磁自旋結構。之後，我們針對應力釋放的雙層反鐵磁錳薄膜做原子尺度下的自旋解析，發現非線性磁自旋結構由三維錐狀轉變成二維螺旋。搭配德國理論團隊的能量密度泛函理論計算，我們找到反鐵磁薄膜層中的磁交換耦合作用力和其高階作用力項可以解釋應力拉伸所造成的非線性磁自旋結構。我們的研究成果，除了在基礎科學研究中首次清楚地在原子尺度證實晶格應力調控反鐵磁薄膜中的非線性磁自旋結構，也對新穎的反鐵磁自旋電子元件應用提供的一個可以去操控的自由度。