交换偏置现象常被认为出现在铁磁/反铁磁界面处，因此在很长一段时间内，它被认为是界面处的最近邻自旋交换耦合。在顺磁LaNiO3与铁磁锰氧化物组成的异质结中已经得到较强的交换偏置现象，且认为该偏置的起源为界面电荷转移及轨道重构引起的局域磁序。但是，由于这种异质结中交换偏置值较大，也有理论预言超薄LaNiO3层中可能存在反铁磁排序对铁磁层进行钉扎。如何在实验上证明超薄LaNiO3层中存在的反铁磁序，其实在先前金属体系中出现的长程交换耦合已经提供了一种研究方法，即将非磁性的金属或绝缘材料插入耦合界面，仍可观察到长程交换耦合现象。  

周国伟博士（导师：许小红教授），受金属体系中长程交换耦合的启发，设计了非磁性隔离层SrTiO3插入LaNiO3/La0.7Sr0.3MnO3超晶格界面的体系，利用带有原位反射式高能电子衍射的脉冲激光沉积系统，实现相应异质结的高质量外延生长，如下图所示。研究发现，插入2个晶胞的非磁性STO时，LNO/STO/LSMO体系仍然有明显的交换偏置现象，当非磁性隔离层厚度达到6个晶胞时长程耦合作用消失。同步辐射软X射线吸收谱测试表明，界面处Mn与Ti之间没有发生电荷转移作用，排除了电荷转移诱导的局域磁性钉扎作用。不同场下零场冷/场冷测试表明，体系中不存在自旋玻璃态。因此，我们在实验上首次为超薄LNO层中反铁磁序的存在提供了间接证据，为进一步研究超薄LNO中具体的反铁磁排序奠定了基础。  

相关成果以《The antiferromagnetic state in ultrathin LaNiO3 layer supported by long-range exchange bias in LaNiO3/SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3 superlattices》为题，于2018年1月14日发表在J. Mater. Chem. C，2018，6，582。（IF: 5.256）  

全文链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2018/TC/C7TC04387B

图：LaNiO3/SrTiO3/La0.7Sr0.3MnO3超晶格的（a）结构示意图，（b）RHEED振荡图，（c）插入层为2个非磁性SrTiO3晶胞的交换偏置图，（d）长程交换耦合作用与SrTiO3厚度的关系图。