新聞網(wǎng)訊 磁電耦合調(diào)控是發(fā)展低功耗、非易失、快速度、多功能自旋電子器件的關(guān)鍵，蘊(yùn)含著豐富的物理內(nèi)涵和巨大的應(yīng)用前景。近日，我校物理科學(xué)學(xué)院教授李強(qiáng)課題組提出了一種全新的調(diào)控策略——空間電荷磁電耦合機(jī)制，為載流子相關(guān)的物性調(diào)控研究提供了一種新思路。相關(guān)研究成果以“Space-charge control of magnetism in ferromagnetic metals: coupling giant magnitude and robust endurance”為題，刊發(fā)在材料領(lǐng)域著名期刊Advanced Materials上。論文第一作者是物理科學(xué)學(xué)院2019屆研究生李召輝（加拿大滑鐵盧大學(xué)攻讀博士學(xué)位）與2020屆研究生劉恒均，物理科學(xué)學(xué)院李強(qiáng)教授與中科院物理所葛琛研究員為論文通訊作者，青島大學(xué)為第一通訊單位。
得益于高的居里溫度和磁化強(qiáng)度，鐵磁金屬及其調(diào)控在自旋電子器件中吸引了廣泛的研究關(guān)注。目前，兩種主要的調(diào)控機(jī)制（靜電摻雜和磁離子）表現(xiàn)出截然不同的電壓調(diào)控特性。靜電摻雜允許快速和高可逆的磁切換，但其較低的調(diào)控載流子密度極大地限制了調(diào)控的效果；磁離子能夠產(chǎn)生巨大的非易失性調(diào)控，但卻面臨著較長(zhǎng)的磁響應(yīng)時(shí)間以及差的穩(wěn)定性等問題。因此，對(duì)于鐵磁金屬中兼具大幅度和高穩(wěn)定的磁性調(diào)控，目前仍缺乏可靠的解決方案。該工作基于空間電荷機(jī)制，通過在離子導(dǎo)體/電子導(dǎo)體界面處將離子和電子進(jìn)行解耦，即電子存儲(chǔ)在電子導(dǎo)體一側(cè)而離子存儲(chǔ)在離子導(dǎo)體一側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了大量離子輸運(yùn)控制的電子操縱。這在本質(zhì)上將靜電摻雜和磁離子這兩種機(jī)制的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了大幅度和高穩(wěn)定的調(diào)控，成功證明了Co/TiO2多層膜中高達(dá)30.3emu g-1的磁矩調(diào)控，并且能夠以非易失的方式開關(guān)高達(dá)5000次以上。此外，在Ni和Fe中該機(jī)制也表現(xiàn)出了極強(qiáng)的普適性。
該工作基于我校分析測(cè)試中心開展，并得到了青島大學(xué)威海創(chuàng)新研究院、中國(guó)科學(xué)院物理研究所、山東大學(xué)、加拿大滑鐵盧大學(xué)、上海同步輻射光源線站的合作支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202207353
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