近日，我院甄聪棉教授课题组在尖晶石氧化物薄膜磁性研究方面取得重要进展。研究成果“Magnetic anisotropy in epitaxial CoV2O4 thin films under strain”发表在《Physical Review B》。河北师范大学为第一单位，我院博士生刘璐为第一作者，甄聪棉教授和侯登录教授为论文共同通讯作者。

尖晶石氧化物薄膜中复杂的晶格应力与磁性耦合行为，已成为探索磁相调控与自旋电子学器件开发的新方向。磁各向异性是调控自旋输运特性和自旋动力学的关键因素，对设计高效、低功耗的自旋电子学器件至关重要。具有尖晶石结构的CoV2O4薄膜具有复杂的磁性行为，包括顺磁-亚铁磁转变、非共线磁结构以及自旋重取向，这为研究其磁各向异性提供了独特的实验平台。

甄聪棉教授课题组制备了不同应力下高质量的CoV2O4外延薄膜，通过磁性测试并结合第一性原理计算，研究和分析了不同应变下CoV2O4外延薄膜中阳离子间相互作用对其磁各向异性的影响。研究发现，CoV2O4中四面体Co和八面体V离子间相互作用显著影响着薄膜的磁晶各向异性。较大的面内压应力引起强烈的V-V与Co-V相互作用的竞争，造成磁晶各向异性的减弱，于是竞争的磁晶各向异性和形状各向异性诱导了自旋重取向现象。薄膜受小的面内拉伸应力时，CoV2O4薄膜的磁晶各向异性减弱，自旋取向的改变受应力各向异性主导。本项研究阐述了应力对CoV2O4中磁相互作用与磁各向异性的关系，研究了磁各向异性变化的物理机制，有利于更好地理解几何阻挫体系中的磁相互作用，并扩大其在磁存储和磁感应等领域的应用。

《Physical Review B》是物理学专业比较权威的期刊，2024年期刊影响因子为3.7。

原文链接: https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.110.224424

CoV2O4薄膜受压缩应力(a)和拉伸应力(b)的面内和面外场冷(FC)和零场冷(ZFC)曲线；CoV2O4薄膜受压缩应力(c)和拉伸应力(d)在共线亚铁磁和非共线亚铁磁态Co2+和V3+的磁晶各向异性能量和相应的自旋态示意图；CoV2O4薄膜受压缩应力(e)和拉伸应力(f)的单离子各向异性能。