1. Orbital selective switching of ferromagnetism in an oxide quasi two-dimensional electron gas
- Author
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Di Capua, R., Verma, M., Radovic, M., Strocov, V.N., Piamonteze, C., Guedes, E.B., Plumb, N.C., Chen, Yu, D’Antuono, M., De Luca, G.M., Di Gennaro, E., Stornaiuolo, D., Preziosi, D., Jouault, B., Miletto Granozio, F., Sambri, A., Pentcheva, R., Ghiringhelli, G., Salluzzo, M., D'Antuono, M., Di Capua, R., Verma, M., Radovic, M., Strocov, V. N., Piamonteze, C., Guedes, E. B., Plumb, N. C., Chen, Y., D'Antuono, M., De Luca, G. M., Di Gennaro, E., Stornaiuolo, D., Preziosi, D., Jouault, B., Miletto Granozio, F., Sambri, A., Pentcheva, R., Ghiringhelli, G., Salluzzo, M., Università degli studi di Napoli Federico II, CNR-SPIN and Department of Physics 'E. Pancini, Université de Naples, University of Duisburg-Essen, Paul Scherrer Institute (PSI), Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Laboratoire Charles Coulomb (L2C), Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Dipartimento di Fisica [Politecnico Milano], Politecnico di Milano [Milan] (POLIMI), Università degli Studi di Napoli Federico II (UniNa), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Napoli] (CNR), University Duisburg-Essen [Germany], Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Milano] (CNR), University of Naples Federico II = Università degli studi di Napoli Federico II, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Dipartimento di Fisica [Politecnico Milano] (POLIMI), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, SwissFEL, Paul Scherrer Institut, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), and jouault, benoit
- Subjects
Condensed Matter - Materials Science ,Oxide interface, EuTiO3, 2DEG, ARPES, XMCD ,Materials Science (cond-mat.mtrl-sci) ,FOS: Physical sciences ,[PHYS.COND.CM-SCE]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Strongly Correlated Electrons [cond-mat.str-el] ,[PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,Physik (inkl. Astronomie) ,Condensed Matter Physics ,[PHYS.COND] Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] ,Electronic, Optical and Magnetic Materials - Abstract
Multi-orbital physics in quasi-two-dimensional electron gases (q2DEGs) triggers intriguing phenomena not observed in bulk materials, such as unconventional superconductivity and magnetism. Here, we investigate the mechanism of orbital selective switching of the spin-polarization in the oxide q2DEG formed at the (001) interface between the LaAlO3, EuTiO3 and SrTiO3 band insulators. By using density functional theory calculations, transport, magnetic and x-ray spectroscopy measurements, we find that the filling of titanium-bands with 3dxz/3dyz orbital character in the EuTiO3 layer and at the interface with SrTiO3 induces an antiferromagnetic to ferromagnetic switching of the exchange interaction between Eu-4f7 magnetic moments. The results explain the observation of the carrier density-dependent ferromagnetic correlations and anomalous Hall effect in this q2DEG, and demonstrate how combined theoretical and experimental approaches can lead to a deeper understanding of emerging electronic phases and serve as a guide for the materials design of advanced electronic applications.
- Published
- 2022
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