外延生長的案例
諾貝爾獎團隊JACS:基于主客體策略的MOF外延生長
【引言】
液相外延（liquid-phase epitaxy）生長法是合成金屬有機骨架材料（MOFs）最常見的方法之一。然而，由于MOFs具有各向異性生長性質，目前只有有限的幾種MOFs能在晶格匹配的特定基質上進行直接外延生長。此外，作為制備基質支撐型MOFs或者核殼結構MOFs的關鍵因素，金屬節點的選擇大多數情況下也僅限于風扇輪（paddle-wheel）結構金屬鏈接。因此，發展液相外延方法并擴大其適用MOF類型依然是MOFs材料發展的關鍵的需求。以CD-MOFs為例，這是一類由堿金屬鹽和環糊精構成的多樣性網狀材料，其在分子識別、選擇性吸附分離等領域有著潛在的應用價值。目前，CD-MOFs擴展結構制備過程中金屬節點的使用已經打破風扇輪結構的局限，但是如何在給定的基質上外延生長這類MOFs依然是一項挑戰。
【成果簡介】
近日，美國西北大學的諾貝爾獎獲得者J. Fraser Stoddart教授（通訊作者）團隊設計了一種新型表面異質外延生長方法用于制備CD-MOFs。研究人員首先將化學改性的嵌二萘單元修飾到基質表面，通過嵌二萘與γ-CD的主客體絡合反應，γ-CD分子可被進一步固定在基質上從而實現γ-CD自組裝單層（SAMs）在基質上的沉積，最終促使CD-MOFs的成核生長。采用這種方法制備的CD-MOF薄膜具備面外結構取向的連續多晶形態，覆蓋面積高達數個平方毫米，厚度在2微米左右。基于此制備的電子探測器件展現出對二氧化碳的快速響應能力以及優異的可逆檢測循環性能。
展開 浙江大學Advanced Materials: 靜電力驅動的氧化物異質外延與界面調控
然而，鐵電氧化物極化表面對異質結生長的調控作用以及界面微結構、性能的關聯尚不清楚。因此,基于鐵電極化設計并構建鈣鈦礦氧化物的異質結、系統研究異質結的生長與調控、界面屏蔽機制及其功能性，這將為新型光電、磁性、催化、傳感等方面的拓展應用提供重要的理論支持。
【成果簡介】
近日，浙江大學韓高榮教授、任召輝副教授課題組與張澤院士、田鶴研究員課題組通力合作，設計并發展了一種以鐵電極化表面靜電力來驅動氧化物外延生長，從而制備高質量鐵電氧化物異質結的新方法。研究人員設計在PTO鐵電表面外延生長不同組分、結構以及應變的氧化物(Ti02/PTO、STO/PTO以及BFO/PTO)，利用水熱法成功制備出具有原子級平整界面的氧化物異質結,外延生長均發生在單疇PTO的正極化面上。這說明了鐵電極化調控外延生長的這種方法是具有較好的普適性，其生長的界面與傳統方法如PLD、MBE等所得界面基本無差別。相關的研究成果以題為“Electrostatic Force-Driven Oxide Heteroepitaxy for Interface Control”發表在Advanced Materials上。
【圖文導讀】
圖1：設計不同的氧化物異質結界面
(a-c):TiO2/PTO,STO/PTO以及BFO/PTO異質結結構的側視圖；
(d-g):異質結匹配模型中PTO、 Ti02、STO以及BFO外延生長晶面的俯視圖。
展開 碳化硅材料技術對器件可靠性的影響
如果近表面的殘余損傷沒有被充分的去除，襯底上的外延生長將導致宏觀缺陷的產生。所以襯底環節的質量水平會嚴重影響后續的外延生長環節的質量水平。
04碳化硅外延生長及可靠性
外延是指在襯底的上表面生長一層與襯底同質的單晶材料4H-SiC。碳化硅有很多種同質異構體，為保證高品質外延材料的制備，需要特殊技術來避免引入其他晶型，目前標準化工藝是使用4°斜切的4H-SiC單晶襯底，采用臺階控制生長技術。目前常用工藝為CVD法：常用設備為熱壁式水平外延爐，常用反應前驅氣體為硅烷
(SiH4)、
甲烷
(CH4)
、乙烯
(C2H4)
等，并以氮氣
(N2)
和三甲基鋁
(TMA)
作為雜質源。典型生長溫度范圍為1500~1650 ℃，生長速率5~30μm/h。
外延層的生長可以消除許多晶體生長和晶片加工中所引入的表面或近表面的缺陷，使晶格排列整齊，表面形貌較襯底大為改觀。厚的外延層、好的表面形貌和較低的摻雜濃度對提高擊穿電壓有重要意義。這樣的外延片用于制造功率器件，可以極大提高參數穩定性和良率。
展開 Soft Epi和Sundiode宣布聯合開發僅采用InGaN材料的紅綠藍三色堆疊型晶圓
Soft-Epi和Sundiode公司聯合開發的Micro-LED制作用紅綠藍三色堆疊型晶圓
根據外媒Compound Semiconductor報道，Soft-Epi公司總部位于韓國，擁有獨特的GaN外延技術，一直專注于可見光InGaN外延的制造，其中就包括基于氮化物材料制造的紅色LED。Sundiode是一家總部位于美國硅谷的公司，一直致力于顯示用Micro-LED技術的開發，具體來說其應用涉及增強現實（AR）和混合現實（MR）以及平視顯示器（HUD）等。
目前，業界為制造一款具有超高分辨率（5000 PPI）的下一代全彩色Micro-LED顯示器，通常會涉及一系列非常復雜的工藝，比如晶圓鍵合，然后在每個上單獨外延生長R、G和B之后移除襯底。事實上，這些工藝正是目前業界制造全彩色Micro-LED顯示器的最大問題。
現在，這兩家公司制作出了世界上第一個在單個襯底上具有獨立pn結的RGB外延層，該外延層具有單外延生長，無需額外的晶圓鍵合工藝。據介紹，這一新的突破性成果用到了Soft-Epi的外延生長技術和Sundiode的設計。
這與先前的傳統方案：晶片鍵合技術或基于電流密度變化調整波長的顏色控制方法完全不同。新方案使用了一種單片堆疊式紅綠藍結構，設計人員可以獨立驅動芯片以發出紅、綠和藍三種顏色。這也被認為是制造高分辨率微型顯示器，最理想RGB像素結構。
圖2. 紅綠藍三色堆疊型芯片極其發光狀態示意
圖2中展示了RGB堆疊式LED外延結構（左）及其發光圖像（右）的示意圖，其中，RGB三層通過隧道結串聯連接。該結構在最終用作實際微顯示器前，還會添加電流阻擋層，最終這三層可以被獨立驅動。
展開 
干貨 | 碳化硅材料技術對器件可靠性的影響
襯底片在拋光工藝后獲得良好的表面質量，可抑制外延生長中缺陷的產生，從而獲得高質量的外延片。其表面質量包括平整度、近表面位錯以及殘余應力。為了在外延生長的初始階段抑制缺陷的產生，襯底表面必須是無應力和無近表面位錯。如果近表面的殘余損傷沒有被充分的去除，襯底上的外延生長將導致宏觀缺陷的產生。所以襯底環節的質量水平會嚴重影響后續的外延生長環節的質量水平。
04
碳化硅外延生長及可靠性
外延是指在襯底的上表面生長一層與襯底同質的單晶材料4H-SiC。碳化硅有很多種同質異構體，為保證高品質外延材料的制備，需要特殊技術來避免引入其他晶型，目前標準化工藝是使用4°斜切的4H-SiC單晶襯底，采用臺階控制生長技術。目前常用工藝為CVD法：常用設備為熱壁式水平外延爐，常用反應前驅氣體為硅烷 (SiH4)、甲烷 (CH4)、乙烯 (C2H4)等，并以氮氣 (N2)和三甲基鋁 (TMA)作為雜質源。典型生長溫度范圍為1500~1650 ℃，生長速率5~30μm/h。
展開 干貨 | 碳化硅材料技術對器件可靠性的影響
襯底片在拋光工藝后獲得良好的表面質量，可抑制外延生長中缺陷的產生，從而獲得高質量的外延片。其表面質量包括平整度、近表面位錯以及殘余應力。為了在外延生長的初始階段抑制缺陷的產生，襯底表面必須是無應力和無近表面位錯。如果近表面的殘余損傷沒有被充分的去除，襯底上的外延生長將導致宏觀缺陷的產生。所以襯底環節的質量水平會嚴重影響后續的外延生長環節的質量水平。
04
碳化硅外延生長及可靠性
外延是指在襯底的上表面生長一層與襯底同質的單晶材料4H-SiC。碳化硅有很多種同質異構體，為保證高品質外延材料的制備，需要特殊技術來避免引入其他晶型，目前標準化工藝是使用4°斜切的4H-SiC單晶襯底，采用臺階控制生長技術。目前常用工藝為CVD法：常用設備為熱壁式水平外延爐，常用反應前驅氣體為硅烷 (SiH4)、甲烷 (CH4)、乙烯 (C2H4)等，并以氮氣 (N2)和三甲基鋁 (TMA)作為雜質源。典型生長溫度范圍為1500~1650 ℃，生長速率5~30μm/h。
外延層的生長可以消除許多晶體生長和晶片加工中所引入的表面或近表面的缺陷，使晶格排列整齊，表面形貌較襯底大為改觀。厚的外延層、好的表面形貌和較低的摻雜濃度對提高擊穿電壓有重要意義。
展開 離子注入可以優化SiC器件設計
鋁摻雜可以通過兩種方式實現——外延或離子注入。外延生長涉及在襯底上逐層沉積半導體材料，而離子注入需要用高能帶電粒子轟擊半導體層。但是離子注入會導致在半導體層深處形成缺陷，這可能對電導率調制產生關鍵影響。
在最近發表在 Physica Status Solidi (b ) 上的一項研究中，來自日本的研究人員調查了由 Al 摻雜形成的 SiC 雙極二極管中缺陷的深度分布。“我們的研究結果將有助于 SiC 功率器件的優化設計，該器件很快將用于電動汽車、火車等。這些結果最終將有助于提高車輛和火車牽引系統的性能、尺寸和能耗，”領導這項研究的名古屋工業大學副教授 Masashi Kato 博士說。
為了研究缺陷的深度分布，研究小組制造了兩個帶有 Al 摻雜 p 層的 SiC PiN 二極管，一個通過外延生長，另一個通過離子注入。然后，他們使用傳統的“深能級瞬態光譜”（DLTS）研究了兩個二極管中的缺陷分布，并使用陰極發光（CL）表征了其特性。他們發現通過外延生長的 p 型層沉積不會對相鄰的 n 型層造成損壞，但生長表現出輕微的不穩定性，導致形成深能級缺陷。由于電導調制的影響，該二極管的特定導通電阻也很低。
然而，對于通過離子注入形成的二極管，研究人員發現，Al 摻雜在不影響電導調制的情況下實現了高比導通電阻。此外，研究人員觀察到半導體器件中的缺陷從注入區滲透到至少 20 μm。“我們的研究表明，碳化硅雙極器件中的離子注入需要在距有源區至少 20 μm 的地方進行處理，”加藤博士解釋說。
碳化硅功率器件的低功耗意味著它們在未來隨著氣候變化加劇和化石燃料能源危機惡化而必不可少。迅速改進半導體技術以使其在世界舞臺上占據應有的地位至關重要。有了這樣的強大結果來為未來的研究和制造提供信息，我們可能會比預期更快地實現這個未來。
展開 離子注入可以優化SiC器件設計
鋁摻雜可以通過兩種方式實現——外延或離子注入。外延生長涉及在襯底上逐層沉積半導體材料，而離子注入需要用高能帶電粒子轟擊半導體層。但是離子注入會導致在半導體層深處形成缺陷，這可能對電導率調制產生關鍵影響。
在最近發表在 Physica Status Solidi (b ) 上的一項研究中，來自日本的研究人員調查了由 Al 摻雜形成的 SiC 雙極二極管中缺陷的深度分布。“我們的研究結果將有助于 SiC 功率器件的優化設計，該器件很快將用于電動汽車、火車等。這些結果最終將有助于提高車輛和火車牽引系統的性能、尺寸和能耗，”領導這項研究的名古屋工業大學副教授 Masashi Kato 博士說。
為了研究缺陷的深度分布，研究小組制造了兩個帶有 Al 摻雜 p 層的 SiC PiN 二極管，一個通過外延生長，另一個通過離子注入。然后，他們使用傳統的“深能級瞬態光譜”（DLTS）研究了兩個二極管中的缺陷分布，并使用陰極發光（CL）表征了其特性。他們發現通過外延生長的 p 型層沉積不會對相鄰的 n 型層造成損壞，但生長表現出輕微的不穩定性，導致形成深能級缺陷。由于電導調制的影響，該二極管的特定導通電阻也很低。
然而，對于通過離子注入形成的二極管，研究人員發現，Al 摻雜在不影響電導調制的情況下實現了高比導通電阻。此外，研究人員觀察到半導體器件中的缺陷從注入區滲透到至少 20 μm。“我們的研究表明，碳化硅雙極器件中的離子注入需要在距有源區至少 20 μm 的地方進行處理，”加藤博士解釋說。
碳化硅功率器件的低功耗意味著它們在未來隨著氣候變化加劇和化石燃料能源危機惡化而必不可少。迅速改進半導體技術以使其在世界舞臺上占據應有的地位至關重要。
展開 了解何為碳化硅行業
外延
外延層是在晶片的基礎上，經過外延工藝生長出特定單晶薄膜，襯底晶片和外延薄膜合稱外延片。其中，
在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層制得碳化硅同質外延片，可進一步制成肖特基二極管、MOSFET、 IGBT 等功率器件，應用于新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等領域；在半絕緣型碳化 硅襯底上生長氮化鎵外延層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）異質外延片，可進一步制成 HEMT 等微波射 頻器件，應用于 5G 通訊、雷達等領域。在全球市場中，外延片企業主要有 II-VI、Norstel、WolfSpeed、羅姆 等 IDM 公司。近年來，國內瀚天天成、東莞天域、基本半導體已能提供 4 寸及 6 寸 SiC 外延片。
碳化硅外延制備技術方面，當前主要的外延技術是化學氣相沉積法（CVD），該法通過臺階流的生長來實 現一定厚度和摻雜的碳化硅外延材料，根據不同的摻雜類型，分為 n 型和 p 型外延片。碳化硅外延的生長參數 要求較高，受到設備密閉性、反應室氣壓、氣體通入時間、氣體配比情況、沉積溫度控制等多重因素影響。而
第三代半導體中，由于氮化鎵材料作為襯底實現規模化生產當前仍面臨挑戰，因此是以藍寶石、硅晶片或碳化 硅晶片作為襯底，通過外延生長氮化鎵器件。
3. 碳化硅功率器件
碳化硅功率器件主要包含 SiC 功率二極管、SiC MOSFET 器件和碳化硅絕緣柵雙極晶體管（SiC BJT/SiC IGBT）等 SiC 晶體管兩大類。SiC 從上個世紀 70 年代開始研發，2001 年SiC-SBD 開始商用，2010 年 SiCMOSFET 開始商用，而 SiC-IGBT 的商用仍存在挑戰。
展開 55億！又一企業將建8吋SiC&GaN等產線
東芝主要是向
昭和電工
采購低缺陷的
SiC外延片
，并于2021年9月與該公司簽訂了長期供應合同。
東芝未來的SiC器件將會采用一種所謂的
“in-process epi”
的外延生長工藝，該工藝是與NuFlare Technology（
鈕富來
）聯合開發。
GaN方面
，東芝計劃在2023年開始提供結合
GaN和硅功率MOSFET的產品
。據說，東芝正在開發
第二代
GaN產品。
鈕富來：營收將達49億
東芝還介紹了
子公司鈕富來
的情況。
據了解，鈕富來將專注于電子束掩模光刻設備和
外延生長設備
。2025年鈕富來的業務營收將從2021年的410億日元（約22.59億人民幣）提高到890億日元（約49億人民幣）。
森誠一表示，鈕富來的
SiC和GaN外延生長設備
是一種獨特的方法，具有
低缺陷密度、高均勻性
和在薄膜上
高速成膜
的特點表面。“即使是8英寸晶圓，我們也可以保持很高的成膜速度，這將成為未來的主流，并可以實現與6英寸晶圓相同的產量。”
展開 李應紅院士|渦輪葉片高能束增材再制造修復技術：理論、工藝、熔池、組織、缺陷及性能
Yang等[79]采用PBF-L技術在SRR99單晶基板上形成高度約2 mm的單晶外延生長區，但隨著成形高度的增加，外延生長區晶向偏離角度逐漸增大并產生裂紋。德國SLM Solutions公司以In718鎳基合金為粉料，通過改變激光熱源的能量密度分布，實現大面積單晶組織的PBF-L成形。盡管Solutions公司并未公開報道更多的工藝細節，改變激光的輪廓形狀及其能量密度分布確實能起到調控單晶組織的作用。Roehling[80]和Shi[81]等對比研究了圓形、橫向橢圓形和縱向橢圓形3種不同形狀的激光對PBF-L凝固組織形貌的影響，結果表明：縱向橢圓形激光有利于柱狀晶外延生長，而橫向橢圓形激光則容易形成等軸晶。
2.3.2 激光外延掃描單晶增材修復
美國喬治亞理工學院發展的激光掃描外延生長技術，能夠在CMSX-4[18, 82-84]、René N5[85-86]和René 142[87]等多種牌號的單晶基體上形成高度1.5 mm、寬度6 mm、長度35 mm的單晶外延生長區(見圖 13(a))。不同于傳統的PBF-L技術，SLE的單層鋪粉厚度超過10 mm，需要足夠的預熱才能保證熔池完全潤濕基板，從而滿足外延生長條件。
圖 13 激光外延掃描單晶增材修復
Fig. 13 Single-crystal repair using SLE
SLE工作過程如圖 13(b)所示[82]，單晶基材上預先鋪置一層金屬粉末，激光沿y方向快速重復掃描完成預熱，待穩定的線狀熔池形成后，激光按光柵掃描模式以一定的掃描間距向x方向推進。其中，激光功率(P)、掃描速度(Vs)、掃描間距(SS)、鋪粉厚度(tp)和初始重復掃描次數(N)是SLE的主要工藝參數，這些參數決定了激光掃描能量密度E=P/(VsSStp)和預熱能量Q=PN/Vs。
展開 
12英寸SiC誕生！每片僅比硅多220元，如何做到的？
其實，早在2013年5月，他們就已經在12英寸的硅晶片上外延生長SiC薄膜，當時是為了提供一種具有成本效益的緩沖材料，通過大尺寸硅襯底制造GaN器件。
2項關鍵技術
實現高質量SiC外延
在過去60年中，業界一直在研究如何在大尺寸硅襯底上生長SiC。然而，SiC-on-Si方法存在局限性，因為硅的熔點相對較低（1420℃），限制了最高生長溫度。
因此只能在硅襯底上生長立方晶體結構——3C-SiC。好在3C-SiC與4H-SiC具有相似的特性，也可以用來制造SiC器件。
盡管如此，由于Si和SiC之間存在約20%的大晶格失配，以及約8%的熱膨脹失配，因此會導致外延生長的SiC層產生缺陷，通過緩沖層也無法解決Si下發界面空隙的產生，從而嚴重限制了SiC-on-Si器件的開發。
Griffith大學里通過2項關鍵技術，成功地抑制了Si空隙的形成，并在非常大尺寸的Si晶片上，實現了具有非常高的厚度均勻性和低表面粗糙度的SiC生長。
據介紹，Griffith大學制備的3C-SiC平均厚度為51nm，整個晶片上的標準偏差為0.3nm。對于高達幾微米的3C-SiC，其厚度不均勻性約為1%或以下。
實現這種SiC薄膜的異質外延生長，第一個關鍵在于熱壁垂直低壓化學氣相沉積 (LPCVD) 反應器，這是Griffith大學和SPTS Technologies 聯合開發的。據介紹，這種獨特的反應器能夠每次運行可容納50片300mm硅晶片。
第二個關鍵是低溫沉積結合交替供氣方法。與同時提供硅源氣體和碳源氣體的標準并行供應外延 (CSE) 方法相反，Griffith大學使用了交替供應外延 (ASE)，這意味著Si和C原子以交替脈沖形式供應。
展開 3.3MV/cm，刷新世界紀錄！超低成本GaN基器件面世
三維蛇形通道襯底
簡單來說，這項外延技術先制備具有三維蛇形通道的立體疊層掩膜襯底，然后在硅晶圓上異質外延生長了高質量的GaN晶體。
胡教授認為，在立體疊層掩膜襯底上外延的GaN晶體，實現了在完整的條形區域內都是低位錯密度的高質量區，為更復雜的高性能跨窗口區的功率電子器件提供了無限可能。
此外，受益于橫向的生長調控，實現了各層的堆疊方向是非極性的(110)晶面，從而避免極化電場對能帶結構的影響，有望應用于對極化場散射敏感和對頻率性能要求高的電子器件；其橫向設計也使得漂移層寬度可輕松做到超越大電壓下的耗盡區寬度，而不受異質外延垂直結構中晶體厚度與晶體質量之間矛盾的制約。
具體生長流程如下：
首先，在異質襯底上進行蛇形通道掩膜。
然后，GaN在通道中生長。
第三步，橫向生長n+-GaN，并生長AlGaN來引入AlN覆蓋掩膜。
第四步，橫向生長n--GaN。
第五步，對于PND器件，繼續橫向生長p-GaN。
氮化鎵器件制備的2大難題
眾所周知，GaN材料的擊穿電壓理論上可達到、甚至大于
3mV/cm
的水平，
是硅的10倍
（0.3MV/cm），因此，憑借這個優勢，理論上GaN器件能夠替代超過67%的硅器件市場。
但是，目前全球還沒有適合商用的GaN同質襯底，盡管三菱化學正在建線，準備生產4英寸的氮化鎵襯底（.點這里.），但是價格會非常高。
因此，業界將目光轉向了廉價的大尺寸硅襯底上，希望通過生長GaN外延層來制備功率器件。但是，由于硅襯底的導電性和低的臨界擊穿電場會導致產生垂直方向擊穿問題。所以，提高硅基氮化鎵功率器件的擊穿電壓是急需攻克的關鍵問題。
展開 氮化鎵外延用硅襯底問題研究
圖1 邊緣滑移線顯微鏡照片
1.2.2 裂片問題
同時采用3片國產片和3片進口片在同一爐內進行外延生長，在降溫過程中，3片國產片全部裂為兩半，3片進口片全部完好，生長過程中曲率變化曲線如圖2所示。
時間t/s
圖2 外延生長曲率變化圖
2 分析與討論
硅與氮化鎵的晶格失配為17%，使得外延薄膜生長過程中由于生長應力產生大量的位錯，硅與氮化鎵熱膨脹系數差異導致較大的熱失配，當外延過程由高溫降到低溫時，產生了彈性應變，引起了較大的張應力，其中在氮化鎵外延層中存在張應力，硅襯底中存在壓應力，使得硅襯底彎曲度發生變化，當硅襯底的抗彎曲強度較差時，在應力作用下不僅使得外延層質量變差，甚至導致硅襯底破裂。
從硅基氮化鎵外延生長問題來看，主要集中在邊緣滑移線和裂片問題上，滑移線通常與硅片的倒角邊緣質量有直接關系，裂片取決于硅片的機械強度，這與硅片的設計和加工條件密不可分。
2.1 滑移線控制
硅片倒角是指采用磨削的方式將切割后硅片加工成一定的目標直徑和形狀，消除邊緣的切割應力和機械損傷，防止在后續加工過程中出現崩邊、破裂及晶格缺陷等。同時，可以有效降低硅片外延滑移線的產生。通過對滑移線產生的區域和密集程度進行分析，我們發現，越靠近硅片邊緣，滑移線越密集，外延表面越粗糙，且存在局部損傷，而距邊緣2 cm以外完全沒有滑移線。因此，我們認為，產生滑移線的主要原因在于硅片邊緣的機械損傷未完全去除，邊緣倒角質量有待進一步提高。
展開 反鐵磁LaMnO3薄膜中應力調控的交換偏置現象
交換偏置現象被發現出現在位于具有壓應力的襯底上生長的(La,Sr)MnO3單晶薄膜中，但是還未在具有拉應力的單錳礦薄膜中出現過. 人們曾經在LaMnO3晶體中發現基態的反鐵磁現象，而其中的本征鐵磁現象仍然存在較大的爭議。
山西師范大學許小紅教授課題組用脈沖激光沉積系統外延生長了LaMnO3(LMO)薄膜，研究了拉應力和壓應力對薄膜磁學性質的影響，發現在拉應力和壓應力的襯底上，外延生長這種A型反鐵磁LMO薄膜，均可出現交換偏置現象。
圖1 具有反鐵磁性(a)與鐵磁性(b)的MnO6的LMO結構；生長在LSAO襯底上的LMO薄膜的磁滯回線(c)
這是因為外應力導致襯底與薄膜界面處的MnO6氧八面體發生轉動，從而使臨近襯底的LMO薄膜下層出現了凈磁矩表現鐵磁性；而那些遠離襯底的LMO薄膜上層則由于外應力的釋放，仍保持原有的反鐵磁性。因此，LMO薄膜中自發的交換偏置現象，源于鐵磁性與反鐵磁性之間的交換耦合作用。這種在單一LMO薄膜中實現交換偏置的現象，為自旋閥器件的優化設計提供了一種新方法。
該研究成果最近發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9387-0。
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