薄膜磁各向异性的有效电控制对于开发超低能耗和高可调性的自旋电子学至关重要。传统压电层/铁磁层形式的磁电(ME)异质结构由于具有巨大的可调磁矫顽力、饱和磁场和铁磁共振频率而受到了极大的研究兴趣。然而，高效ME器件通常需要昂贵的单晶衬底、额外的电极设计和调理电路，给器件设计和制备带来诸多困难，不利于器件集成。近些年来，柔性磁性器件在各种领域具有重要应用，包括可穿戴传感器、能量转换、医疗保健监测等。然而，由于磁致伸缩元件很容易受到柔性器件中机械变形的影响，限制了传统的应变介导的磁致伸缩材料的柔性形式发展。新兴的电流控制自旋动力学为研究不同配置下的磁电耦合效应提供了另一种途径。电荷电流已被用于操纵各种磁性，包括磁各向异性、磁畴壁运动和磁化转换。最近，一种基于热诱导各向异性重新定向的磁性电流调节新机制受到了广泛关注，焦耳加热诱导磁隧道结的磁各向异性变化已被用于微波探测和放大，焦耳热和SOT的协同效应已经实现了确定性磁化翻转电流密度的显著降低和有效磁交换偏置场(HEB)的逆转，热辅助磁记录(HAMR)已广泛用于具有高存储能力的硬盘驱动器中。

与铁磁性金属相比，具有低饱和磁化强度(Ms)、低磁阻尼常数(α)和高自旋极化的半金属氧化物La_0.7Sr_0.3MnO₃(LSMO)在自旋电子学中具有优异的功能。本文系统地研究了LSMO薄膜磁性的电流调谐，焦耳加热诱导其铁磁-顺磁相变，导致矫顽力和磁矩迅速降低。5.2×10³A/cm²的超低电流密度可有效控制LSMO的磁各向异性，比传统自旋转移矩器件的工作电流密度低3-4个数量级。对于在低热导率的柔性Mica衬底上生长的LSMO薄膜，仅在4.7×10² A/cm²的超低电流密度下，实现了其1340Oe的铁磁共振场的剧烈变化和非易失性磁化翻转。这些结果代表了对柔性磁性薄膜的静态和动态磁性进行有效电控制的关键一步，为探索电控制柔性自旋电子学开辟了新的途径。相关前期成果已发表在Nano Letters,2024, 24(6):2003-2010与ACS Applied Materials & Interfaces,2024, 16(6):7463-7469等期刊上。

图1.柔性LSMO薄膜的静态磁性和动态铁磁共振的超低电流密度调控

图2.电流辅助磁化翻转和多级磁态调制

团队博士研究生杜琴为第一作者，西交大电子学院刘明团队王志广教授为通讯作者，论文发表单位为西安交通大学。

杜琴，博士就读于西安交通大学，现入职于延安大学，主要研究方向为磁电材料与器件。已发表SCI论文10余篇，其中以第一作者发表科研论文6篇，授权发明专利2项。

王志广，西安交通大学电子学院教授，博导，国家级青年人才。研究领域为高灵敏度磁场传感器、应力传感器、高密度磁存储器的应用。主持/参与多项国家重点研发计划、自然科学基金面上，企业横向课题等。

团队负责人刘明教授，国家级特聘教授，享受国务院特殊津贴专家，西安交通大学研究生院副院长，省级无党派人士，陕西省政协委员，陕西省百人，陕西省科技创新团队带头人。精密微纳制造技术全国重点实验室副主任，电子陶瓷与器件教育部重点实验室副主任，自旋量子传感芯片陕西省高校工程中心负责人，陕西省党外知识分子联谊会常务理事。

招生概况：招收2025年度硕/博士研究生

招收专业：欢迎电子、材料、物理、电气、机械等相关专业方向同学报考

招生单位：西安交通大学电子科学与工程学院

联系方式

董国华老师，15191812413

Du Q, Wang W, Sun X, et al. Efficient electrical control of magnetization switching and ferromagnetic resonance in flexible La_0.7Sr_0.3MnO₃ films. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6905-1.