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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鍵，蘊含著豐富的物理內(nèi)涵和巨大的應用前景。近日，我校物理科學學院教授李強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制，為載流子相關的物性調(diào)控研究提供了一種新思路。相關研究成果以“Space-charge control of magnetism in ferromagnetic metals: coupling giant magnitude and robust endurance”為題，刊發(fā)在材料領域著名期刊Advanced Materials上。論文第一作者是物理科學學院2019屆研究生李召輝（加拿大滑鐵盧大學攻讀博士學位）與2020屆研究生劉恒均，物理科學學院李強教授與中科院物理所葛琛研究員為論文通訊作者，青島大學為第一通訊單位。

得益于高的居里溫度和磁化強度，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注。目前，兩種主要的調(diào)控機制（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，但卻面臨著較長的磁響應時間以及差的穩(wěn)定性等問題。因此，對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制，通過在離子導體/電子導體界面處將離子和電子進行解耦，即電子存儲在電子導體一側(cè)而離子存儲在離子導體一側(cè)，從而實現(xiàn)了大量離子輸運控制的電子操縱。這在本質(zhì)上將靜電摻雜和磁離子這兩種機制的優(yōu)勢結合，實現(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30.3emu g^-1的磁矩調(diào)控，并且能夠以非易失的方式開關高達5000次以上。此外，在Ni和Fe中該機制也表現(xiàn)出了極強的普適性。

該工作基于我校分析測試中心開展，并得到了青島大學威海創(chuàng)新研究院、中國科學院物理研究所、山東大學、加拿大滑鐵盧大學、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