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Dzyaloshinskii-Moriya相互作用驱动的磁动力学

陆世余，曾严，刘敏，王冠霖，李耀进，贾成龙，于东星

物理学报, 2026, 75(6):060707

doi: 10.7498/aps.75.20251635

cstr: 32037.14.aps.75.20251635

Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)作为一种反对称交换相互作用，不仅是稳定非共线手性磁结构的关键机制之一，也在多场调控磁动力学中扮演着核心角色，为高密度、低功耗、非易失性自旋电子器件的设计与开发提供了新路径。本文聚焦于DMI驱动的磁动力学操控，首先回顾了DMI的物理机制及主要材料体系，进而系统介绍了DMI与自旋-轨道力矩协同作用下实现零磁场确定性磁化翻转，以及电流驱动手性磁动力学的国内外研究进展。同时，详细梳理了近年来基于DMI实现磁动力学电操控的相关理论与实验成果，包括电场调控DMI的多种物理机制、DMI主导的拓扑磁态的电场操控策略，以及通过拓扑磁结构传递自旋角动量的全电场DMI力矩磁动力学操控机制，并进一步讨论了基于上述物理效应的自旋电子器件设计方案及器件应用面临的问题。最后，对当前DMI驱动的磁动力学研究现状进行总结，并从磁动力学理论、DMI材料开发以及器件应用三个层面，展望了该领域未来面临的挑战与发展机遇。

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可编程自旋逻辑器件及柔性化

吴可怡，劳斌，韩雅敏，李润伟，汪志明

物理学报, 2026, 75(6):060802

doi: 10.7498/aps.75.20251612

cstr: 32037.14.aps.75.20251612

自旋电子器件因其非易失、高速和超低能耗的特性，有望突破冯·诺依曼架构的性能瓶颈，成为引领下一代可编程逻辑技术的新范式。基于自旋-轨道耦合效应的自旋电子器件是实现可编程逻辑功能的重要发展方向。通过磁电协同操控或全电操控的方式，利用自旋-轨道矩可控地改变磁化状态，可实现逻辑功能的动态重构。结合柔性化工艺，可编程自旋逻辑器件兼具柔性与可重构的逻辑功能，为柔性可穿戴低功耗存算应用奠定了基础。本文主要介绍可编程自旋逻辑器件的发展历程，基于自旋-轨道矩的可编程逻辑器件及柔性化等方面的研究动态，以及对可编程自旋逻辑器件及柔性化方面的未来展望。

图1 基于自旋-轨道矩(SOT)的可编程自旋逻辑器件，其核心类型包括磁电协同操控与全电操控两类，二者均可通过柔性制备工艺拓展为柔性器件，其中磁电协同操控包括利用辅助磁场、焦耳热、电压调控磁各向异性(VCMA)等手段实现垂直磁矩高效、可控的决定性翻转；全电操控包括利用低晶体对称性、交换偏置场、磁畴壁运动等手段实现无需磁场辅助、高效、可控的垂直磁矩翻转；柔性器件旨在利用柔性剥离转移技术拓展自旋逻辑功能的应用场景

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隧道磁阻传感器性能优化研究进展

刘远溱，雷绍钰，张诗怡，潘孟春，胡悦国，胡佳飞，彭俊平，杜青法，张琦，李裴森

物理学报, 2026, 75(6):060803

doi: 10.7498/aps.75.20251597

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隧道磁阻(tunneling magnetoresistance，TMR)传感器作为新一代高性能磁传感技术的代表，凭借其高灵敏度、低功耗、宽频响及优异的集成性，在工业自动化、新能源汽车、生物医疗和智能电网等领域展现出广泛应用前景。本文系统地综述了TMR磁传感器的性能优化策略，重点从薄膜材料体系与敏感结构设计两个维度展开分析。在材料体系方面，详细地探讨了高灵敏TMR材料体系和宽量程TMR材料体系的发展现状与优化思路；在结构设计方面，系统地阐述了磁性隧道结几何形状优化、磁轭结构设计、磁通聚集器集成及噪声调制技术等创新方案。本文还总结了TMR传感器在生物医疗和智能电网等前沿领域的应用进展，并对未来发展方向进行展望: 开发更高灵敏度与更宽量程的TMR材料体系、实现一体化高性能三轴TMR磁传感、探索TMR与人工智能的深度融合等。本文为TMR磁传感器的性能突破与应用拓展提供了系统性参考，对推动其在高精度磁场探测领域的深入应用具有重要指导意义。

图1 MTJ基本结构及分类示意图 (a)根据自由层位置分类；(b)根据各向异性方向分类

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Fe₃GaTe₂/Bi₂Te₃异质结中拓扑界面耦合调控铁磁性研究

次文娟，刘天祺，宋燕丽，马珠，王颖，申建雷，杨瑞龙，薛武红，许小红

物理学报, 2026, 75(6):060711

doi: 10.7498/aps.75.20251620

cstr: 32037.14.aps.75.20251620

拓扑异质结的界面相互作用能够通过界面电荷转移、拓扑表面态诱导等有效调节界面磁有序，为实现高效、低功耗的磁序操纵提供可靠策略。本文构筑了室温铁磁体Fe₃GaTe₂与拓扑绝缘体Bi₂Te₃的全范德瓦耳斯异质结，探究了Bi₂Te₃界面相互作用对Fe₃GaTe₂磁性的影响规律。通过不同温度下的微观磁畴演变，表明拓扑界面能够有效稳定Fe₃GaTe₂的长程磁有序。磁光测量进一步验证了异质结构中Fe₃GaTe₂居里温度提升了约20 K，并观测到异常的MOKE信号反号行为。本研究揭示了拓扑界面效应在调控二维磁性中的重要作用，为开发高性能自旋电子器件提供了实验基础。

图4 Fe₃GaTe₂与Fe₃GaTe₂/Bi₂Te₃异质结在不同温度下的MOKE信号变化规律    (a)单独Fe₃GaTe₂在不同温度下的MOKE曲线，居里温度约为343 K；(b)单独Bi₂Te₃在室温下的MOKE曲线；(c) Fe₃GaTe₂/Bi₂Te₃异质结中温度依赖的MOKE信号演变，居里温度约为363 K

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高压调控层状磁性材料性质的研究进展

岳栋栋，高鑫，牟从普，柳忠元，翟昆

物理学报, 2026, 75(6):060808

doi: 10.7498/aps.75.20260107

cstr: 32037.14.aps.75.20260107

二维层状范德瓦耳斯材料因其独特的层状结构和优异的性能，在许多领域中展现出巨大的应用潜力。相较于三维块体材料，层状体系层间以弱范德瓦耳斯力耦合，结构上具有更强的可压缩性，尤其层间方向上对压力更为敏感。高压可拓展物相空间，实现新材料的合成或亚稳相的截留；在微观上可显著调控其层间结构与相互作用，引起电子结构的转变等，从而带来丰富的物理性质。本文主要介绍与磁性相关的原位高压技术，并总结高压下层状磁性材料中出现的典型新现象与调控机制，最后展望高压与多种调控手段的结合，以及高压相截留在发现新型磁性物态与器件材料中的前景。

图1 高压在层状磁性材料中的调控作用

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铁磁金属薄膜体系中的各向异性磁阻尼

刘文文，雷明月，马子骐，吴欢，徐展，刘二

物理学报, 2026, 75(6):060702

doi: 10.7498/aps.75.20251709

cstr: 32037.14.aps.75.20251709

磁阻尼是描述磁化强度矢量M在偏离平衡方向后，如何耗散能量并最终回到平衡状态的物理参数，直接决定自旋电子器件的能量损耗与响应速率。传统上，磁阻尼被视为各向同性的材料常数。然而，随着材料体系进入纳米薄膜尺度，维度降低与界面效应打破了空间对称性，实验发现磁阻尼的大小强烈依赖于磁化方向，引发了从标量到张量的认知转变。本文从发展历史、材料体系、物理机制、调控技术及表征方法等方面，系统综述该领域研究进展。不仅深化了对磁弛豫微观机制的理解，更为通过材料工程调控铁磁金属的磁动力学特性及相关自旋电子器件性能提供了路径。

图1 室温下铁磁薄膜各向异性阻尼比^[21]

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《物理学报》2026年第6期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/6