Phy. Rev. Lett.：在亚微米级相分离锰金属的金属-绝缘体转变中引起的中间态

【引言】

电子相分离是常见的一阶相变，因为两个相互竞争的相具有相似的自由能。在一阶金属-绝缘体转变中，在各种强关联体系中观察到了金属和绝缘相的共存。 然而，实验报道在强相关的磁系统中没有其他稳定的中间状态，偶尔会发现超快速相。 强相关的材料，一阶金属绝缘转变受温度驱动和受其他外部刺激影响，如电场和磁场、压力和光的驱动。然而，由于分辨率的影响，有限的信息被收集在亚微米或更小尺度的电子域的空间分布上，采用泵浦和探针技术可以揭示超短时间尺度的瞬态，但缺乏个别电子畴演化和动力学分析。

【成果简介】

近日，来自复旦大学的沈健（通讯作者）的团队在Phy. Rev. Lett.发表了题为Unexpected Intermediate State Photoinduced in the Metal-Insulator Transition of Submicrometer Phase-Separated Manganites的文章，该团队提出了一个第三个长寿命中间态，光诱导的一阶金属-绝缘体转变，利用磁力显微镜和时间依赖的磁光克尔效应，他们确定第三种状态是竞争铁磁金属和电荷有序绝缘相的纳米级混合物，具有其自身的物理性质。这一发现将已知的两个不同的巨磁阻锰矿家族联系起来，并且是首理论预测的相关状态可以共存于一个样品中。

【图文导读】

图1：装置示意图以及相关性能表征

(a): 运输测量设备的MFM设置和几何图形；

(b): 两次电阻率测量；

(c): 在130，145和160K的单个热循环内光照强度依赖性。

图2：MFM图

(a-c): 在130,145和160 K处获得的MFM图；

(d-e): MFM图像与不同温度下的光强度关系图。

图3：三状态与光强度关系

(a): 从MFM图像获得的线轮廓（下图）在145K下以3.16Wcm-2的强度沿着上图中显示的线显示三态的共存：COI（蓝色），第三态（白色）和FMM（红色）；

(b): 从145K的MFM图像获得的MFM信号的直方图，随着光强度的增加从双峰演变为三峰分布；

(c): 所有三个状态的面积分数：FMM，第三态和COI状态与五个温度的光强度，说明第三个状态的调解作用。

图4：原理分析图

(a): 当FMM和COI状态竞争时，理论预测的通用相图；

(b): 从COI到FMM的CMR1的ρ相对于温度的磁场H演变涉及突然的第一过渡转变和伴随的微米尺度相分离；

(c): 渗透过程和相分离。

【小结】

该团队在LPCMO亚锰酸盐中形象化了以前未知的中间状态，一旦生成，中间状态是长寿命的并且与以前报道的在超快时间尺度下所引起的瞬态状态明显不同。这个中间状态是FMM和COI的混合体。尽管在实验中应该对中间态进行更详细的了解，但光致中间态的观察不仅仅是桥式锰氧化物中的两种CMR跃迁，同时也说明了在一级金属-绝缘体转变过程中产生两种完全不同的特征长度的相分离的方法，这可能也适用于一阶金属绝缘体转变在其他凝聚物系统中。

文献链接：Unexpected Intermediate State Photoinduced in the Metal-Insulator Transition of Submicrometer Phase-Separated Manganites（Phy. Rev. Lett., 2018, DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.267202）

本文由材料人电子电工学术组杨超整理编辑。

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