磁电耦合调控是发展低功耗、非易失、快速度、多功能自旋电子器件的关键，蕴含着丰富的物理内涵和巨大的应用前景。近日，我院李强教授课题组提出了一种全新的调控策略——空间电荷磁电耦合机制，为载流子相关的物性调控研究提供了一种新思路。相关研究成果以“Space-charge control of magnetism in ferromagnetic metals: coupling giant magnitude and robust endurance”为题，刊发在材料领域著名期刊Advanced Materials上。论文第一作者是amjs澳金沙门线路首页2019届研究生李召辉（加拿大滑铁卢大学攻读博士学位）与2020届研究生刘恒均，amjs澳金沙门线路首页李强教授与中科院物理所葛琛研究员为论文通讯作者，amjs澳金沙门线路首页为第一通讯单位。
得益于高的居里温度和磁化强度，铁磁金属及其调控在自旋电子器件中吸引了广泛的研究关注。目前，两种主要的调控机制（静电掺杂和磁离子）表现出截然不同的电压调控特性。静电掺杂允许快速和高可逆的磁切换，但其较低的调控载流子密度极大地限制了调控的效果；磁离子能够产生巨大的非易失性调控，但却面临着较长的磁响应时间以及差的稳定性等问题。因此，对于铁磁金属中兼具大幅度和高稳定的磁性调控，目前仍缺乏可靠的解决方案。该工作基于空间电荷机制，通过在离子导体/电子导体界面处将离子和电子进行解耦，即电子存储在电子导体一侧而离子存储在离子导体一侧，从而实现了大量离子输运控制的电子操纵。这在本质上将静电掺杂和磁离子这两种机制的优势结合，实现了大幅度和高稳定的调控，成功证明了Co/TiO2多层膜中高达30.3 emu g-1的磁矩调控，并且能够以非易失的方式开关高达5000次以上。此外，在Ni和Fe中该机制也表现出了极强的普适性。
该工作基于我校分析测试中心开展，并得到了amjs澳金沙门线路首页威海创新研究院、中国科学院物理研究所、山东大学、加拿大滑铁卢大学、上海同步辐射光源线站的合作支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202207353
