超薄Pr0.67Sr0.33MnO3薄膜中应变梯度与磁相互作用

张帮敏 ,  杨平 ,  丁军 ,  陈景升 ,  Gan Moog Chow

工程（英文） ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (9) : 170 -178.

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工程（英文） ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (9) : 170 -178. DOI: 10.1016/j.eng.2024.04.014
研究论文

超薄Pr0.67Sr0.33MnO3薄膜中应变梯度与磁相互作用

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Magnetic Interactions with Strain Gradient in Ultrathin Pr0.67Sr0.33MnO3 Films

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摘要

应变梯度普遍存在于超薄异质结的界面处，研究其对磁相互作用的影响可以帮助理解异质结的界面耦合效应。本工作发现不同的面内应变超薄Pr0.67Sr0.33MnO3（PSMO）薄膜的饱和磁化强度和居里温度可以用双交换相互作用和Jahn-Teller畸变定性解释，但是零场冷却和5 T强场冷却后的饱和磁化强度之间的差异与应变梯度成正比。应变梯度诱导的结构无序增强了声子-电子相互作用和反铁磁相互作用，强场可以在冷却时促进反铁磁-铁磁相变并增加相应的饱和磁化强度；进一步的结构表征发现SrTiO3基底上的PSMO 薄膜中MnO6八面体旋转的非单调变化可以有效增加薄膜中的应变梯度。本研究证明了超薄锰氧化物薄膜中存在挠曲磁效应，相应的发现应该也适用于其他的复杂氧化物体系。

Abstract

Strain gradient is a normal phenomenon around a heterostructural interface in ultrathin film, and it is important to determine its effect on magnetic interactions to understand interfacial coupling. In this work, ultrathin Pr0.67Sr0.33MnO3 (PSMO) films on different substrates are studied. For PSMO film under different in-plane strain conditions, the saturated magnetization and Curie temperature can be qualitatively explained by double-exchange interaction and the Jahn-Teller distortion. However, the difference in the saturated magnetization with zero field cooling and 5 T field cooling is proportional to the strain gradient. Strain-gradient-induced structural disorder is proposed to enhance phonon-electron antiferromagnetic interactions and the corresponding antiferromagnetic-to-ferromagnetic phase transition via a strong magnetic field during the field cooling process. A non-monotonous structural transition of the MnO6 octahedral rotation can enlarge the strain gradient in PSMO film on a SrTiO3 substrate. This work demonstrates the existence of the flexomagnetic effect in ultrathin manganite film, which should be applicable to other complex oxide systems.

关键词

应变梯度 / 锰氧化物薄膜 / 八面体旋转 / 挠曲磁 / 磁相互作用 / 相变

Key words

Strain gradient / Manganite film / Octahedral rotation / Flexomagnetic / Magnetic interactions / Phase transition

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张帮敏,杨平,丁军,陈景升,Gan Moog Chow. 超薄Pr0.67Sr0.33MnO3薄膜中应变梯度与磁相互作用[J]. 工程（英文）, 2024, 40(9): 170-178 DOI:10.1016/j.eng.2024.04.014

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1 引言

随着薄膜制备技术的发展，低维材料因其有趣且丰富的物理性质而备受关注[1‒2]，比如薄膜的超导特性[3]、界面诱导的新物相[4]和增强的磁性[5]等。异质结中的界面耦合一般包括[6‒7]结构耦合、能带弯曲和电荷转移。由于薄膜厚度很小（几纳米），结构耦合引起的界面附近晶格常数的逐渐变化（即应变梯度）对材料性质起着重要作用。这一特性在铁电材料[8]中已有大量的研究，通过利用挠曲电性，以获得大的应变梯度，用于纳米级器件的设计。然而，应变梯度对磁性材料影响（挠曲磁性）的研究相对较少[9‒10]。以前的工作报道了BiFeO3薄膜中挠曲磁效应的实验证据[11‒12]：在具有大应变梯度的BiFeO3薄膜混合相区域中，挠曲磁效应增强了磁化强度。然而，薄膜材料中挠曲磁效应的实验探索及其微观机制研究都需要进一步深入。

ABO3钙钛矿结构的锰氧化物是一种强关联系统，其晶体结构[13‒14]、自旋、电荷和轨道结构之间相互耦合。为了解释该系统丰富的物理特性，一般认为双交换相互作用[15]、电子-声子耦合[16‒18]和超交换相互作用[19]等同时存在并相互竞争，材料性质取决于不同相互作用之间的微妙平衡。单相锰氧化物中铁磁相和反铁磁相可以共存，并通过外界刺激进行操控。例如，场冷却（FC）和零场冷却（ZFC）后的磁化强度不同，可能是由于自旋挫败/相熔化等因素。由于锰氧化物对其晶体结构的敏感性，具有不同应变梯度的锰氧化物薄膜值得进一步研究。

钙钛矿结构锰氧化物Pr0.67Sr0.33MnO3（PSMO）是一种具有高铁磁转变温度的强关联体系，其晶体结构和磁性能可通过应变来调控。本文的研究发现不同的面内应变条件下PSMO薄膜的饱和磁化强度和居里温度可以通过双交换相互作用和Jahn-Teller畸变定性解释。但是，PSMO薄膜在ZFC和5T-FC后的饱和磁化强度有所不同，且与应变梯度的大小成正比。结合进一步的晶体结构和磁性表征，发现应变梯度带来的结构无序增强了反铁磁相互作用和相应的反铁磁相，该相在5 T强场冷却（5T-FC）过程中可转变为铁磁相；通过比较不同失配应变基底上的薄膜性能，发现在具有中等晶格失配应变SrTiO3（STO）基底上的PSMO薄膜中，MnO6八面体绕面外c轴旋转的非单调变化使其具有最大的应变梯度。本工作表明超薄锰氧化物薄膜中存在挠曲磁效应。

2 样品制备与表征

通过脉冲激光沉积（PLD，Neocera，美国）在(001) KaTiO3（KTO; a = 3.989 Å）、(001) STO（a = 3.905 Å）、(001) (La,Sr)(Al,Ta)O3（LSAT; a = 3.868 Å）、(001) LaAlO3（LAO; a = 3.790 Å）和(001) YAlO3（YAO; a = 3.716 Å）基底上制备了超薄8 nm、12 nm和30 nm PSMO（体晶格常数a = 3.860 Å，1 Å = 1×10-10 m）薄膜，不同的基底可以对PSMO薄膜施加面内拉伸/压缩应变。沉积过程中，基片温度保持在780 ℃，氧气压为200 mTorr （26.6 Pa）；248 nm KrF准分子激光束的能量密度为1.5 J∙cm-2，脉冲频率为2 Hz。沉积结束后以15 ℃∙min-1的速率将薄膜冷却至室温。采用新加坡同步加速器光源（SSLS）的四圆衍射仪进行薄膜的晶体学结构表征，超导量子干涉装置（SQUID；MPMS®3，Quantum Design，美国）测量磁性能，物理性能测量系统（PPMS; Quantum Design）测量电学输运性能，双球差校正JEOL-ARM200CF 显微镜（JEOL，日本）进行扫描透射电子显微镜/高角度环形暗场（STEM-HAADF）成像。对于ZFC(FC)-磁滞（MH）回线，先将薄膜在零磁场（5 T）下从室温冷却至10 K，然后在测量前将磁场降为零；对于ZFC(FC)-MT曲线，先将薄膜在零磁场（100 Oe, 1 Oe = 79.57747 A∙m-1）下从室温冷却至10 K，然后在升温过程中施加100 Oe磁场测量曲线。

3 结果与讨论

通过X射线衍射（XRD）的(002) l线扫描和(-103)倒易空间映射（RSM）研究了不同基底上PSMO [20]薄膜的晶体结构，如图1（a）~（e）所示。KTO、STO、LSAT和LAO上的薄膜均表现出00l取向，外延性质良好且未发生应变松弛。KTO（a = 3.989 Å）和STO（a = 3.905 Å）上的PSMO（体晶格常数a = 3.860 Å）薄膜具有面内拉伸应变，面外晶格常数缩短；LSAT（a = 3.868 Å）上的PSMO薄膜几乎没有应变；LAO（a = 3.790 Å）上的薄膜具有面内压缩应变，面外晶格常数c拉长。图1（f）总结了晶格常数与晶格失配应变的关系。附录A中的S1节提供了其他衍射数据结果。

块体PSMO在低于其居里温度（约280 K）时是铁磁金属，而超薄薄膜的特性可能与块体材料不同。采用SQUID测量了PMSO薄膜的磁特性，包括饱和磁化强度和居里温度，如图2所示。所有样品分别在ZFC和5T-FC过程之后，沿易磁化轴（LAO基底上的薄膜在平面外，其他样品在平面内）测量了10 K时的MH回线，其中5 T的冷却场足以使样品磁化饱和。如图1（f）所示，虽然ZFC (M S,ZFC)和5T-FC (M S,5T-FC)后的饱和磁化强度（M S）呈现出相似的趋势，均随着面内应变（拉伸或压缩应变）绝对值的增加而降低，但M S,ZFC和M S,5T-FC之间的差异M Diff表现出不同的行为：对于LSAT和LAO基底上的PSMO薄膜，饱和磁化强度差异M Diff几乎为零；但对于KTO和STO基底上的薄膜，M S,5T-FC明显高于M S,ZFC，其中STO基底上薄膜的M Diff为38 emu∙cc-1（1 emu∙cc-1 = 1000 A∙m-1）。虽然以前的工作在可调交换偏置下观察到了类似的磁化增强[21]，然而在本工作中没有观察到明显的交换偏置现象。定义比率ζ = (M S,5T-FC - M S,ZFC)/M S,5T-FC表征磁化差异，下面会进一步讨论其物理机制。沿磁化难轴方向的磁性能表现出了类似的行为。

居里温度T C和饱和磁化强度M S均能体现磁相互作用的强度[22]。图3（a）~（d）显示了T C随晶格失配应变的变化趋势。对所有薄膜进行了100 Oe FC和ZFC磁化-温度（MT）曲线测量，测量时的磁场为100 Oe；T C总结在图3（c）的下半部分插图中。与M S类似，PSMO薄膜的T C随着面内应变的绝对值增加而降低。根据双交换相互作用和Jahn-Teller畸变的模型[23]，可以利用测量的晶体结构，通过公式（1）计算PSMO块体和薄膜的T C：

T C = T 0 ( 1 - α ε B - 1 2 Λ ε J T 2 )

式中，ε B是平均体应变；ε JT是平均Jahn-Teller畸变；α和Λ是可以从参考文献[24]中获得的拟合参数；T 0是参考样品的居里温度。

本文以LSAT基底上的PSMO薄膜（几乎没有应变）作为参考样品。虽然计算出的T C的确切值与测量值不同，但计算出的趋势与测量的趋势相同（详细信息见附录A中的表S1），表明PSMO薄膜中的磁相互作用强度可以用上述模型定性描述。其中YAO上的PSMO薄膜发生了应力弛豫，磁性能主要受弛豫部分的影响（如下所述），具体结构分析如附录A中的图S2所示。采用PSMO薄膜弛豫部分的晶格常数，而不是YAO基底的面内晶格常数，弛豫PSMO薄膜的居里温度也与应变（而不是块体PSMO和YAO之间的晶格失配）公式的总体趋势符合，如附录A中的图S3所示。PSMO薄膜的电阻率显示出与T C相同的趋势：具有高T C的薄膜具有低（高）电阻率（电导率），如附录A中的图S4所示，表明薄膜的磁性和电学输运特性之间存在很强的相关性。图3（a）~（d）的插图显示了FC和ZFC-MT曲线中δ = (M FC - M ZFC)/M FC的温度依赖性。为了方便比较，图3（c）的下半部分插图总结了10 K下δ对晶格失配应变的依赖关系，表明薄膜中存在铁磁相和反铁磁相之间的竞争[25]；其趋势与T C相反。

与T C和M S不同，比率ζ与晶格失配应变的绝对值没有简单的对应关系。一个可能的原因是FC过程中磁场可以使磁矩整齐排列，但是由于低温下的自旋阻挫的能垒较大，ZFC过程之后测量磁场无法在低温下实现这一整齐排列的过程。这种情况类似于ZFC和FC-MT曲线之间出现的差异。为了进一步研究这一模型，对STO基底上的PSMO薄膜进行1 T场冷（1T-FC），首先从远高于PSMO薄膜居里温度的300 K开始施加1 T的面内磁场，该磁场足够强以使磁矩对齐，降温到10 K后在10 K下进行了MH测量。但是ZFC (M S,ZFC)和1T-FC (M S,1T-FC)过程后的饱和磁化强度相同，这表明ζ不是由于磁矩之间的相对排列（即自旋/团簇玻璃中相互竞争的反铁磁和铁磁相互作用导致的自旋阻挫）引起的，因此必须考虑其他因素。由于磁化强度揭示了铁磁相互作用的强度，ZFC和5T-FC后饱和磁化强度的差异表明5T-FC过程揭示了额外的磁相互作用。

众所周知，应变和八面体旋转是影响锰氧化物材料性质的重要参量，可以从微观层面上调节材料性质[26‒28]，如不同锰（Mn）位点之间的键角、键长和电子跃迁幅度等。以前的实验工作[29]表明，应变、八面体旋转和八面体旋转不均匀性都可以有效地改变居里温度和饱和磁化强度。如果平均应变和平均八面体旋转是造成饱和磁化强度差异的原因，则ζ将显示出与Tc和M S类似的趋势，这与本文中实验观察的结果不符。以前的研究发现在异质结界面附近，界面耦合可以引起晶体结构的逐渐变化[30‒31]，并导致界面处的性质不同于界面两侧的母体材料。不均匀性是实际材料中的常见现象，对超薄薄膜的材料性能有重要影响。之前的理论研究[32]发现不均匀性可以用宏观参数描述，而不是局部的应变和八面体旋转，并能够有效地解释相关的物理现象。

可以根据威廉姆森-霍尔（W-H）曲线确定钙钛矿结构氧化物膜[34]中的应变梯度[33]，其中W-H曲线是基于XRD θ-2θ扫描的峰宽（θ是入射X射线束与薄膜平面之间的角度）获得的。在图4（a）~（d）中，θ-2θ扫描的(001)、(002)、(003)和(004)峰用于确定沿面外方向的不均匀应变，并与应变梯度紧密相关[35]。不均匀应变（ε i）定义为

ε i 2 = 1 t × ∫ 0 t ε z - ε 2 d z

式中，ε(z)为应变的分布；〈ε〉为薄膜的平均应变；t为薄膜厚度；z为沿面外方向的坐标。ε i表示晶体结构偏离平均结构的偏差，可以根据拟合曲线的斜率估算[图4（e）中的虚线]。一般来说，非均匀应变越大，应变梯度越大。本研究采用了测得的非均匀应变[35] ε i来衡量应变梯度。其中，由于PSMO和LSAT基底的晶格常数接近，无法从实验测量中获得其非均匀应变的大小，近似估计为0。但是晶格失配越大并不一定会导致应变梯度越大。从W-H曲线可以看出，LAO上PSMO薄膜的应变梯度小于STO基底上PSMO薄膜的应变梯度，而晶格失配的绝对值则相反。此外，附录A中的图S5显示，LAO和STO基底上薄膜的(-103)峰附近的l扫描的半高宽∆L（或β）分别为0.052和0.055，这表明LAO基底上薄膜的面外晶格常数c比STO基底上薄膜的更均匀。对于LAO基底上的PSMO薄膜，c可能在沿厚度方向的短距离内迅速接近平均值，然后大部分薄膜将具有均匀的c，导致整个薄膜的应变梯度降低。下文将在八面体旋转的研究中进一步讨论STO基底上PSMO应变梯度的演变过程。

测量的ε i与晶格失配应变不成正比，但是与不同基底上PSMO薄膜的ζ密切相关，如图4（f）所示。与其他薄膜相比，STO上的PSMO薄膜应变梯度最大（ε i = 0.11%），ζ同时也最大，约为0.112。附录A中的S6节给出了高分辨扫描透射电子显微镜（STEM）图像中应变梯度的直接证据。PSMO/基底界面附近的PSMO晶格常数接近基底的晶格常数，随着薄膜厚度的增加而逐渐变化，并在此过程中形成了应变梯度。基于上述分析，M S,ZFC和M S,5T-FC之间差异的起源应该与应变梯度有关。值得注意的是，当不均匀应变达到约0.02%的临界值后，ζ才开始增加。应变梯度表现为原子位置的非均匀分布，在大多数材料中，这种分布可以通过外部刺激而改变。因此，本研究中使用的方法应该适用于其他系统。

为了验证上述论点，进行了应变弛豫的进一步验证实验：在面内晶格常数为a = 3.716 Å的(001) YAO衬底上生长了8 nm PSMO薄膜。XRD中的00l线扫描、(002) RSM和(-103) RSM中均出现了两个信号分量（应变和弛豫区域），这是由于晶格失配较大，发生了应变弛豫（详细的数据分析见附录A的S4节）。PSMO薄膜在应变和弛豫区域的面内和面外平均晶格常数分别为a s = 3.716 Å和a r = 3.862 Å，c s = 3.974 Å和c r = 3.824 Å。根据图4（d）中的(002)峰形，弛豫的PSMO（较大的θ，标记为R）与应变PSMO（较小的θ，标记为S）的峰强比为3∶1，表明PSMO薄膜的主要体积是弛豫部分。根据居里温度计算公式（1），计算出的弛豫和应变PSMO的居里温度分别为242 K和162 K。YAO基底上PSMO薄膜的测得居里温度为246 K。

基于以上讨论，我们认为YAO基底上PSMO薄膜的磁性能主要由薄膜的应变弛豫部分决定。对于PSMO的弛豫部分，虽然面内a非常接近块体值，但面外c小于块体值。晶胞体积的减小会导致相对较高的居里温度[36]。薄膜应变部分的四方比c/a远离1，具有强烈的Jahn-Teller畸变，根据公式（1）这将导致T C降低。图4（e）总结了应变弛豫区域相应的应变梯度和磁性能。YAO基底上PSMO薄膜的ζ为0.065，非均匀应变为0.06%，大于LAO和LSAT基底上薄膜的ζ。弛豫区域（c r = 3.824 Å）和应变区域（c s = 3.974 Å）之间的面外晶格常数差异很大，可能通过这两个区域之间的界面耦合导致相对较大的应变梯度，类似于混合PbO和PbTiO3相中的情况[37]，表明应变弛豫可用于在几乎无应变区域引起应变梯度。这些结果表明应变梯度可以影响单晶和多晶材料中的磁相互作用。

应变梯度如何影响锰氧化物薄膜中的磁相互作用和相应的磁性能？应变梯度破坏了晶体结构的空间反演对称性，可以导致电极化[8,38]（挠曲电效应）。但是磁性来自于时间反演对称性的破坏，应变梯度不能直接引起挠曲磁效应[39]。在锰氧化物中，双交换相互作用、声子-电子相互作用和超交换相互作用等共同决定了材料的特性。以前的理论研究表明，淬灭的无序度（Δ）[4,32]对相互作用强度的影响与增强的声子-电子相互作用具有类似的效果。后者往往会降低电子跃迁概率，在即使只有铁磁相互作用的体系中也会引起金属-绝缘体的相变。淬灭的无序度还具有与增强反铁磁相互作用[40]类似的效果，从而引起相变。此外，强磁场可以抑制无序对材料性能的影响。由于锰氧化物的磁性和电学输运性质之间很强的相关性，电阻率的增加与电子跃迁概率的降低一致，从而削弱了铁磁相互作用。根据非均匀应变的定义，PSMO薄膜中的应变梯度可以看作相对于平均结构（晶格常数、八面体旋转等）的偏差（结构无序Δ），如图4（f）中的插图所示，其具有增强声子-电子相互作用和反铁磁相互作用的效果。

在ZFC过程中，从室温到10 K的过程中磁矩趋于随机取向；在5T-FC过程中，从室温到10 K的过程中磁场使铁磁相和反铁磁相的磁矩在磁有序温度以上对齐，并可在10 K保持。与ZFC相比，冷却过程中5 T强磁场引起的磁矩对齐有利于阳离子之间的电子跃迁和铁磁相互作用，并引起净磁化强度的增加。对于具有大的应变梯度、强反铁磁相互作用的STO基底上的PSMO薄膜，应变梯度对铁磁相互作用的抑制很大，冷却过程中5 T强磁场使磁矩向磁场方向对齐，有利于阳离子之间的电子跳跃并增加净磁化强度。然而，对于具有低应变梯度的PSMO，冷却场的影响会衰减。需要注意的是，根据M S,ZFC ≈ M S,1T-FC < M S,5T-FC 的实验结果，抑制这种影响所需的磁场在约T量级上。对于应变梯度较小的其他薄膜，ζ会随着无序对磁性能的影响减小而减小。M S的增强可以发生在金属（即YAO样品）和绝缘体（即STO和KTO样品）薄膜中。

另一个问题是薄膜中的应变梯度是如何形成的？从以上的结果可以看出，PSMO和LAO之间的晶格失配大于PSMO和STO之间的晶格失配，但STO上PSMO薄膜的应变梯度更高。因此，应变梯度的贡献不仅由晶格失配决定，还应考虑其他因素。据报道，晶格常数和八面体旋转[41]可以共同调节晶格失配应变。因此，我们分别对LAO和STO基底上不同厚度（12 nm和30 nm）的PSMO薄膜进行了研究。对于YAO和KTO基底，由于晶格失配较大，厚的PSMO薄膜中容易发生应变弛豫，使应变梯度的形成过程复杂化。对于LSAT基底，由于基底信号与薄膜信号重叠，无法通过半整数衍射测量PSMO薄膜的八面体旋转模式。在STO基底上随着薄膜厚度的增加，测量的非均匀应变ε i和ζ减小，如图5所示，这表明应变梯度的影响随着薄膜厚度的增加而衰减。

根据Glazer符号规则[42]，通过半指数衍射测量了STO基底上8 nm PSMO薄膜中MnO6八面体的旋转模式为a - a - c +，如图5（c）所示；12 nm和30 nm薄膜的旋转模式为a - a - c - [4,42]。STO基底中TiO6没有八面体旋转(a 0 a 0 a 0)，同时由于八面体之间的连通性，STO/PSMO界面附近的MnO6旋转会受到抑制，导致界面附近的Mn‒O键角较大，晶格常数增大，如先前研究中的STEM [4]所示。随着薄膜厚度的增加，MnO6旋转从a 0 a 0 a 0（PSMO/STO界面附近）演变为a - a - c +（8 nm薄膜），继而12和30 nm薄膜演变为a - a - c -，如图5（e）所示。在所有的厚度中，面内晶格常数都与衬底的面内晶格常数一致，只有面外晶格常数发生变化。基于半指数衍射结果，发现随着薄膜厚度的增加，八面体旋转不会直接从a 0 a 0 a 0转换为a - a - c -；在8 nm PSMO薄膜中存在中间的MnO6旋转模式，即a - a - c +。为了保持八面体连通性，绕面外c轴的MnO6旋转应该首先从c 0演变为c +，然后随着薄膜厚度的增加，同相c +旋转应减小到零（c 0），继而转变为反相c -。与八面体旋转单调变化的情况相比，绕面外c的非单调转变过程[图5（c）]可以对面外不均匀应变（即应变梯度）产生额外的贡献，从而增大应变梯度。在挠曲电系统中，人们已经研究了弹性波对应变梯度的增强作用[43‒44]。应变梯度是一个描述薄膜中应变和氧八面体旋转（局部微观参数）变化的宏观参数，它们本质上是耦合的；但是在原子水平上对整个薄膜中局部应变和局部八面体旋转影响的讨论，需要进一步的后续研究。

对LAO基底上的PSMO薄膜也进行了类似的测量。对于8 nm、12 nm和30 nm薄膜[45]，旋转模式均为a 0 a 0 c -。由于绕两个面内轴没有旋转，使得面外Mn‒O键角为180°。与块体材料相比，薄膜增强了面外晶格常数。LAO中的AlO6具有a - a - a -旋转，因此由于八面体连通性，LAO/PSMO界面处的MnO6旋转受到AlO6旋转的影响。所有厚度下旋转模式均保持不变，这表明薄膜可能在较短的厚度范围内接近稳定结构（a 0 a 0 c -）。与STO基底上的PSMO相比，LAO基底上的PSMO薄膜中的失配应变大，但是其八面体旋转从a - a - a -到a 0 a 0 c -的转变是单调的，可能导致相对较小的应变梯度。PSMO在LAO和STO上的应变梯度的不同行为应该源于晶格失配和基底内部八面体旋转的差异，从而影响了薄膜的晶格常数和八面体旋转。

虽然应变梯度对磁相互作用的这种“伪装”效应没有明确显示出来，但可以通过强磁场揭示出来。功能材料中的这种磁弹耦合是挠曲磁效应的一个例子，其微观机制是无序诱导的铁磁相互作用的抑制。与磁致伸缩和应力诱导磁性类似，这种磁弹耦合可能与材料中的自旋轨道相互作用有关。因此，为了在功能材料中获得较大的挠曲磁效应，未来的工作重点是获得具有较大自旋轨道相互作用和非单调结构转变的系统。此外，随着异质结界面在器件制造中的重要性日益增加，本工作为实验上调控磁性能提供了一种新的方式，并可应用于其他金属或者绝缘性质的材料系统中。

4 结论

本工作系统研究了不同基底上PSMO薄膜的特性，基于双交换相互作用和Jahn-Teller畸变定性解释了不同应变程度下PSMO薄膜的饱和磁化强度和居里温度。但ZFC下的饱和磁化强度和5T-FC下的饱和磁化强度之差与应变梯度成正比，应变梯度通过无序相关的磁相互作用影响了饱和磁化强度。非单调的结构转变导致STO基底上PSMO薄膜的应变梯度较大。本工作证明了超薄锰氧化物薄膜中存在挠曲磁效应。

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