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。论文第一作者是物理科学学院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，物理科学学院李强教授与中科院物理所葛琛研究员为论文通讯作者，青岛大学为第一通讯单位。

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，并得到了青岛大学威海创新研究院、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