近日，Nature Communications（《自然通讯》）在线发表了华中科技大学集成电路学院叶镭、缪向水团队题为“Manipulating exchange bias in 2D magnetic heterojunction for high-performance robust memory applications”的研究论文。华中科技大学集成电路学院为论文第一完成单位。其他合作通讯作者包括华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心韩俊波研究员、普渡大学Gary J. Cheng教授。研究工作受到国家自然科学基金、香港研究资助局、武汉光电子国家实验室创新基金、国家重点实验室开放基金等研究项目的支持。
交换偏置（EB）效应是磁数据存储中开发高灵敏度、高稳定性和高密度的自旋电子器件的核心工作原理之一。近年来，二维范德瓦尔斯磁性材料因在自旋电子学和磁存储等方面具有良好的应用前景受到广泛关注。由于弱交换偏置场、低截止温度以及单调的调制手段，严重限制了交换偏置效应在范德瓦尔斯自旋电子器件中的应用。
范德瓦尔斯异质结层间距离能够大大影响层间耦合作用，进而可以影响其物理性质，因此研究团队开发了激光冲击强化工艺来调控范德瓦尔斯异质结的层间距离，从而大大增强了材料之间的耦合作用。首先，研究团队通过构建FePSe3/Fe3GeTe2异质结构来研究和展示出在超低温下的交换偏置场；进一步，通过激光冲击强化工艺对该异质结构进行层间耦合的增强，结果显示出4倍增强的交换偏置场和接近于反铁磁材料奈尔温度(113 K)的高截止温度(110 K)；最后基于测试结果实现了性能增强的自旋阀器件。该研究结果显示出具有开发可调层间耦合的新型异质结构功能器件的可能性，对研究2D自旋电子学器件提供了新的思路，也为通过压力工程调控范德瓦尔斯异质结层间耦合提供了新的见解。
集成电路学院缪向水院长团队长期从事三维相变存储器、忆阻器、类脑智能计算与逻辑运算等信息存储材料及器件方向的研究。2018年出版了国内第一本忆阻器专著《忆阻器导论》，2019年团队93项三维相变存储器芯片专利许可给长江存储公司并合作开发产品，并与行业龙头企业华为公司、新思科技公司、长江存储公司等合作建立了联合实验室，推动存储器芯片技术的成果转化以及未来引领技术的探索。
论文信息：
Huang, X., Zhang, L., Tong, L. et al. Manipulating exchange bias in 2D magnetic heterojunction for high-performance robust memory applications. Nat Commun 14, 2190 (2023).
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-37918-7
