在自旋电子学研究中，获得高自旋极化的电子流一直是人们梦寐以求的愿望，而这其中自旋过滤隧道结（SFTJs）由于可以产生接近100%自旋极化电流而受到广泛关注。人们已经在磁性半导体EuS等势垒层SFTJs中实现了高的自旋极化率，但是，基于Eu基势垒层的SFTJs存在居里温度较低等问题，这严重阻碍了其器件化进程，使其前景变得不尽如人意。可见寻找室温下可以工作的超薄磁性绝缘势垒层材料成为解决这类问题的当务之急。  

钙钛矿结构是一种具有独特物理、化学性质的晶体构型，几十年以来倾注着无数研究者的心血，由于其晶格-轨道-电荷-自旋四个自由度之间的耦合导致了诸多新颖的物理特性,也赋予了它巨大的诱人前景。超薄钙钛矿结构La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）材料在室温时一般为绝缘顺磁性，全志勇副教授利用基片应力对LSMO的电子轨道占据进行了有效调控，在(110)取向超薄膜中实现了高温绝缘铁磁性，居里温度超过390 K。究其原因是这种超薄LSMO中氧空位的存在促使电子转移到Mn离子中，形成具有半满3d高自旋电子态的Mn2+离子；同时源于基片的拉应力导致LSMO中Mn3+离子的eg轨道电子择优占据3z2-r2（这里要感谢X射线吸收光谱对电子轨道占据的强大测试功能），从而平行膜面方向相邻Mn2+和Mn3+离子可以通过O2-离子产生超交换铁磁耦合作用，实现晶格-电荷-轨道-自旋的关联互动。这种室温绝缘铁磁性LSMO薄膜不仅为高居里温度SFTJs的实现提供了切实可行的方案，而且拓宽了人们对铁磁耦合机制的理解。相关成果发表在Appl. Phys. Lett. 110, 072405 (2017).

URL：http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.4976699.