国仪量子SNVM助力清华大学多铁氧化物磁子输运研究

磁振子自旋电流可在磁有序绝缘体中传输且几乎无热量耗散，在未来自旋电子器件中潜力巨大。因多铁性材料BiFeO?（BFO）铁电序与反铁磁序耦合，故磁振子的电场调控成为自旋电子学领域的研究热点。然后，BFO的菱形铁电相（R-BFO）的磁结构解析一直是领域研究难点。

理论推测，R-BFO存在自旋圆环状结构，这是解释其磁振子输运弱各向异性的关键，但此前缺乏直接的微观磁成像证据。传统的表征手段如X射线磁线性二色性（XMLD）等技术只能提供宏观信号，无法捕捉纳米尺度的自旋圆环细节，导致“晶体对称性-磁结构-磁振子输运”的逻辑链断裂。扫描NV探针显微镜（SNVM）凭借纳米级分辨率与电子级测磁灵敏度，直接解决了R-BFO磁结构表征难题，为研究结论提供了强有力实验支撑。

团队利用SNVM技术，清晰观测到R-BFO内部存在周期≈70 nm的均匀自旋圆环状结构，量化旋线周期的同时进一步确定了磁结构是单畴。结合铁电成像（PFM），确认自旋圆环的传播矢量k与铁电极化方向P垂直，直接验证了“Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）导致自旋圆环形成”的理论推测。综上，NV 成像技术弥补了传统光谱表征在磁结构直接观测上的不足，是证实 R-BFO 自旋旋线结构、支撑 “晶体对称性-磁结构-磁振子输运” 关联的关键实验依据。

单畴 R-BFO 与 O-LBFO 的磁结构。a) LSMO（22 nm）/R-BFO（10 nm）样品的 X 射线磁线性二色性（XMLD）光谱 b) LSMO（2 nm）/R-BFO（10 nm）样品的氮空位（NV）成像图。实验中选用厚度仅为2 nm LSMO 层，以避免其杂散磁场对测量产生干扰 d)  LSMO（22 nm）/O-LBFO（10 nm）样品的 XMLD 光谱 e) LSMO（22 nm）/O-BFO（10 nm）样的 X 射线磁线性二色性-光电子发射显微镜（XMLD-PEEM）成像图。

这项研究，不仅推动了我们对BFO体系磁振子输运的认知，更证明了扫描NV探针显微镜是前沿材料研究的新利器。未来，在多铁性材料、反铁磁器件等领域，SNVM将持续解锁微观磁学奥秘，为低功耗自旋电子器件研发保驾护航。

NV

诚邀体验 纳米级磁成像系统

扫描NV探针显微镜（SNVM）——全球领先的纳米级磁场成像系统，温度1.8~300 K，矢量磁场9/1/1 T，磁空间分辨率达10 nm，磁灵敏度2 μT/Hz^1/2。

室温版SNVM

低温版SNVM

关注我，了解更多行业资讯