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06 novembre 2018
Effet Hall topologique géant dans les couches minces d'oxyde corrélé
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Effet Hall topologique géant dans les couches minces d'oxyde corrélé

Résistivité transverse d’une couche mince de Ca0.96Ce0.04MnO3 à différentes températures montrant trois composantes : (i) l’effet Hall normal (ex. à 130 K), (ii) l’effet Hall anormal (<100 K) lié à l’aimantation perpendiculaire du film, et l’effet Hall topologique (<80 K) lié aux bulles magnétiques observées en microscopie à force magnétique.

En présence d’un champ magnétique perpendiculaire, la trajectoire des électrons est déviée, ce qui génère une tension électrique transverse : c’est l’effet Hall. Lorsqu’un électron traverse certaines structures de spin non colinéaires telles que les skyrmions celles-ci peuvent exercer sur lui l’équivalent d’un champ magnétique et ainsi produire un effet Hall dit « topologique ». Dans des couches minces de pérovskites de manganèse, le renversement de l’aimantation peut s’effectuer par la formation de bulles magnétiques dont la structure magnétique ressemble à celle des skyrmions. Au sein de ces matériaux, les effets de répulsion entre électrons (corrélations électroniques) sont forts et régissent de nombreuses propriétés, mais leur influence sur le transport de spin dans ces textures de spin non uniformes reste inexplorée.

Dans cet article, nous avons mis en évidence un effet Hall topologique de forte amplitude dans des couches minces de la manganite CaMnO3 faiblement dopée en cérium. Les mesures de microscopie à force magnétique ont révélé la présence de bulles magnétiques dont l’évolution de la densité avec le champ magnétique coïncide avec celle de l’effet Hall topologique. Enfin, l’amplitude de l’effet Hall topologique dépend significativement de la concentration de porteurs dans (Ca,Ce)MnO3 et diverge à faible dopage au voisinage de la transition métal-isolant. Nous discutons l’amplification de l’effet Hall topologique en diminuant le dopage par des effets de corrélations électroniques.

Ces travaux, publiés dans Nature Physics, ont été menés dans le cadre du projet de recherche FERROMOTT.

Référence : Giant topological Hall effect in correlated oxide thin films
Vistoli L., Wang W., Sander A., Zhu Q., Casals B., Cichelero R., Barthélémy A., Fusil S., Herranz G., Valencia S., Abrudan R., Weschke E., Nakazawa K., Kohno H., Santamaria J., Wu W., Garcia V. and  Bibes M.

Nature Physics (2018)

Contact NanoSaclay: Vincent Garcia et Manuel Bibes, UMPhy

Collaborations:
•    Département de Physique et Astronomie, Université Rutgers, USA
•    Institut de Ciència de Materials de Barcelona, Espagne
•    Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialen & Energie, Allemagne
•    Department of Earth and Space Science, Graduate School of Science, Osaka University, Japon
•    Department of Physics, Nagoya University, Japon
•    Physics of Complex Materials Group (GFMC), Universidad Complutense de Madrid, Espagne

 

 

Maj : 06/11/2018 (193)

 

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