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科学研究

研究成果

实验室研究人员在电场调控界面磁性方面取得突破

日期: 2018-03-12 11:53 点击:

多功能、低功耗、微型化、易集成和超快响应已成为电子元器件设计与开发的必然要求。利用新型磁电耦合效应,即通过电场诱导磁有序或者通过磁场改变电极化是实现这一目标的有效途径之一。特别是在超薄磁性材料的界面或表面,利用电荷或晶格在纳米尺度范围内对自旋进行重构,可实现显著的量子磁性调控。而这一效应在块状磁性材料中是无法实现的。离子液体,作为一种可在界面/表面产生双电层结构并导致极高电荷浓度(1015/cm2)的电解液,可对超薄膜表层的电子云密度、能带结构、自旋、轨道等产生极大影响,并改变宏观物性。

针对离子液体磁电耦合效应原位测量及定量表征困难的挑战,电信学院电子系刘明教授课题组采用电子顺磁共振波谱仪对调控过程进行精确、可控、可重复的原位定量测量。该测量手段是基于铁磁共振原理,即利用磁矩在外磁场作用下进动频率与微波频率一致时的共振吸收现象对磁性变化进行定量表征。该测量方式为静态无损测量,由高Q值的微波谐振腔和弱信号检测的锁相放大系统共同作用,因此具有测量精度高(<1 Oe),灵敏度高,可在三维空间定量确定磁各向异性场的分布等特点。在室温下,1.5 V的低电压调制可以在Au/[DEME]+[TFSI]-/Co 类场效应管结构中离子液体与磁性金属界面处实现高达219 Oe的可逆的磁各向异性变化,对应着破纪录的高达146 Oe/V的磁电耦合系数。这种离子液体辅助实现强界面磁电耦合有着广泛的应用价值,为电子与自旋电子器件的构建与实现打下坚实的基础。

该成果已在材料科学领域知名期刊Advanced Materials(IF=18.9)上在线发表。西安交通大学电信学院电子陶瓷与器件教育部重点实验室为该论文的第一作者及唯一通讯作者单位。该项工作是硕士生赵士舜在导师刘明教授、周子尧教授的指导下完成的。该工作得到中组部“青年千人”项目、国家自然科学基金面上及重点项目等支持。

文章链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201606478/full