近年来，利用电场可逆调控复杂氧化物的磁电特性，从而实现异质结中丰富的物理相变，在新型氧化物基自旋电子学器件中具有重要的研究价值，因此受到研究者的广泛关注。与传统的静电场调控相比，利用离子液施加门电压，可以在异质结界面处形成高达1015cm−2的静电电荷浓度，进而将显著地影响复杂氧化物的性能。在众多的过渡金属氧化物中，SrCoO3-x材料具有良好的氧离子迁移通道，研究人员在该材料中已经实现了“一石三鸟”的可逆磁电性能调控（Nature 2017, 546, 124-128）。然而，这种材料与钙钛矿锰氧化物形成异质结，利用离子液体门电压的方法进行物性的调控，会产生怎样的新奇变化还未曾研究。
最近，我院许小红教授团队利用带有原位反射式高能电子衍射的脉冲激光沉积系统制备了高质量的SrCoO3-x/LaSrMnO3双层膜。通过磁性测试发现，当SrCoO3-x为铁磁、钙钛矿相时，异质结存在交换弹簧效应；而当SCO3-x为反铁磁、钙铁石相时，异质结存在交换偏置效应。之后，他们采用离子液体电场调控的方法，在异质结表面施加合适的门电压，从而控制氧离子在异质结上层SrCoO3-x中的可逆迁移，实现了SrCoO3-x层在铁磁、钙钛矿与反铁磁、钙铁石相之间的可逆转换，进而也实现了SrCoO3-x/LaSrMnO3异质结中交换偏置与交换弹簧效应的可逆、非易失的调控。本研究为氧化物器件中电场可逆调控磁性提供了新思路。
相关成果以《Electric-field reversible switching of the exchange spring andexchange bias effect in SrCoO3-x/La0.7Sr0.3MnO3heterostructures》为题，发表在ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13, 15774−15782。（影响因子：9.229）。我院博士生姬慧慧为第一作者，许小红教授、周国伟副教授为通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c2225
图（a）离子液体门电压双向可逆调控装置示意图；（b-c）SrCoO3-x/LaSrMnO3异质结中交换弹簧效应与交换偏置效应的可逆转换。
