编辑推荐

基于双层VSi₂P₄多铁隧道结的隧穿磁阻和电致电阻

张海涛，马文轩，桑胜波，杨维，张昆，韩江朝，高国营

物理学报, 2026, 75(15):150704

doi: 10.7498/aps.75.20260376

cstr: 32037.14.aps.75.20260376

原文链接

新型二维材料MA₂Z₄体系因其结构和材料的多样性受到了很大的关注。其中，双层VSi₂P₄在AB和BA堆叠情形下同时具有面外铁电极化和层间反铁磁耦合，具有广泛的应用前景。本文基于密度泛函理论和非平衡格林函数研究了双层VSi₂P₄范德瓦耳斯多铁器件在不同电极、界面耦合以及结构不对称情况下自旋输运特性。结果表明，双层VSi₂P₄的自旋过滤特性导致了Au-VSi₂P₄-Au器件和TiSe₂-VSi₂P₄-TiSe₂器件相对较大的隧穿磁阻，电极和势垒层的界面耦合造成了相对较小的电致电阻。通过引入MoTe₂插层，Au-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-Au器件的电致电阻达到17.35%和17.90%，TiSe₂-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-TiSe₂器件电致电阻达到46.25%和49.30%。在不对称电极Au-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-TiSe₂器件中，电致电阻进一步扩大至95.3%和94.0%，同时隧穿磁阻保持相对较大。这些研究成果有望推动二维本征多铁隧道结以及相关存算一体器件发展。

图14 (a)—(e) Au-VSi₂P₄-Au器件(a)、TiSe₂-VSi₂P₄-TiSe₂器件(b)、Au-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-Au器件(c)、TiSe₂-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-TiSe₂器件(d)、Au-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-TiSe₂器件(e)的平均静电势和电压降；(f) Au-MoTe₂-VSi₂P₄-MoTe₂-TiSe₂器件AB和BA堆叠在PC及APC磁化情形下自旋向下方向输运谱热点的本征态电子波函数

编辑推荐

基于磁性薄膜的磁声耦合频率梳

杨芝，刘长江，姚永正，张悦

物理学报, 2026, 75(15):150711

doi: 10.7498/aps.75.20260087

cstr: 32037.14.aps.75.20260087

原文链接

磁频梳作为一种重要的非线性动力学现象，在精密频率计量、信号处理及片上磁电子器件中具有重要应用前景，但传统磁频梳通常依赖强微波驱动和体块磁性材料，存在功耗高、尺寸大及集成度受限等问题。本文基于微磁学仿真，研究了磁性薄膜体系中由表面声波激发的磁声耦合频率梳机制。通过在具有较大磁弹耦合系数的磁性薄膜上引入驻波声场，磁振子模式与声子模式发生非线性相互作用，在无强微波激励条件下形成稳定的磁频梳结构。系统分析了声波振幅、声波频率、传播方向与磁各向异性轴夹角以及各向异性强度对频率梳特性的影响。结果表明：声波频率决定频率梳的齿间距，声波振幅存在产生频率梳的阈值；当声波传播方向与磁化稳定方向满足特定角度关系时，磁弹耦合显著增强，频率梳强度达到最大；适中的磁各向异性有利于获得梳齿数量多、频率覆盖范围宽且强度分布均匀的频率梳。上述研究为实现可调谐、低功耗和高集成度的片上磁频梳器件提供了新的思路。

图2 (a) CoFeB薄膜的本征频谱；(b) 2 GHz SAW激励下的频率梳

编辑推荐

基于自旋纳米振荡器的物理储备池计算系统及其信息处理能力评估

李佳伟，黄安康，朱明敏，宋光晓，郁国良，邱阳，王嘉维，李燕，朱海斌，周浩淼

物理学报, 2026, 75(15):150802

doi: 10.7498/aps.75.20260144

cstr: 32037.14.aps.75.20260144

原文链接

物理储备池计算由于无需复杂矩阵计算而成为高效、低成本神经形态计算系统设计的前沿方向之一，目前，制约其发展的关键挑战在于如何通过单一物理储备层架构实现复杂计算任务的自适应调控。本研究设计了基于电流驱动辐射状磁涡旋纳米振荡器的物理储备层架构方案，通过小电流优化磁涡旋核半径响应的线性弛豫动力学，在混沌时间序列预测任务中获得了归一化均方误差(NMSE)最优值低至0.06；而通过大电流驱动磁涡旋核半径响应的非线性弛豫动力学，可以有效提升手写数字识别任务的准确率最高达97.8%。进一步，量化分析了非线性自旋动力学的弛豫特性、物理储备层的信息处理容量等关键参数，并探讨了其与不同计算任务性能之间的潜在关联，为实现高能效、快速响应、低成本的物理储备池计算多任务自适应调控提供了可参考的设计依据。

编辑推荐

轨道矩磁性存储器：从物理机制到器件应用

王平，芦鹏，王丁丁，刘鹏飞，张德林，姜勇

物理学报, 2026, 75(15):150801

doi: 10.7498/aps.75.20260535

cstr: 32037.14.aps.75.20260535

原文链接

后摩尔时代，传统器件功耗瓶颈的日益凸显与人工智能算力需求的急剧增长，对存储与逻辑芯片的性能提出了前所未有的挑战。开发新型存储与逻辑器件，已成为应对上述难题的研究热点。轨道电子学聚焦于电子轨道角动量的产生、输运与调控，为突破传统自旋电子学器件的技术瓶颈、实现高性能磁性存储与逻辑器件开辟了新路径。本文综述了基于电子轨道角动量的轨道霍尔效应及相关器件在物理机制、效率调控及器件应用方面的研究进展。首先，介绍了弱自旋轨道耦合材料中轨道霍尔效应与轨道Rashba-Edelstein效应的微观机制，探讨了实现高效电荷流-轨道流转换效率的物理机制。进而，阐述了轨道矩的产生机制，系统梳理了轨道矩效率的表征方法及调控策略。在此基础上，综述了轨道矩驱动下垂直磁各向异性铁磁材料磁化翻转的研究进展。进一步面向器件应用，论述了轨道矩驱动的磁隧道结在写入功耗与翻转速度方面的性能突破。最后，总结了轨道电子学领域的重要研究进展，并对当前存在的问题与挑战进行了分析与展望。

图1 自旋转移矩、自旋轨道矩和轨道矩磁性随机存储器物理机制和原型器件^[10]

编辑推荐

复杂磁结构的中子散射研究：机遇与挑战

胡冬梅，邓司浩，孙莹，康乐，史可文，何伦华，王聪

物理学报, 2026, 75(15):150702

doi: 10.7498/aps.75.20260281

cstr: 32037.14.aps.75.20260281

原文链接

中子凭借其内禀磁矩、匹配的探针尺度(波长Å、能量meV)及强穿透能力，使其散射技术成为在原子尺度上解析材料静态磁结构与动态磁激发的关键实验手段。近年来，量子材料中非常规磁结构的探索对表征技术提出了更高要求。中子散射在解析复杂磁结构、探测磁激发动力学等方面具有独特优势，已成为该领域不可或缺的研究工具。然而，中子源强度、极端条件兼容性和数据解析复杂性等因素在一定程度上限制了其在新型量子材料精细表征中的应用。本文介绍了中子散射技术在磁性材料研究中的发展和应用，分析了其独特贡献与现存挑战，并结合新一代中子源设施的发展，展望该领域的未来研究方向。

图1 复杂磁结构的研究与展望

编辑推荐

轨道电子学：物理机制、核心特征与材料体系

杨卉，王倩文，曾祥辉，高藤华，安红雨

物理学报, 2026, 75(15):150703

doi: 10.7498/aps.75.20260288

cstr: 32037.14.aps.75.20260288

原文链接

轨道电子学是凝聚态物理与信息技术交叉领域的前沿研究方向，其核心在于揭示并利用电子轨道角动量流(简称“轨道流”)作为信息传递的新载体。在固体材料中，轨道磁矩通常因晶体场的作用而“淬灭”。然而，近期理论与实验研究表明，轨道角动量不仅是构成原子磁矩的重要组分，更可在无强自旋-轨道耦合的条件下，通过电场驱动的轨道霍尔效应与轨道Rashba-Edelstein效应等机制，激发非平衡态轨道流。与自旋流相比，轨道流展现出显著的本征特性：在弱自旋-轨道耦合体系中，材料的本征轨道霍尔电导率通常远高于自旋霍尔电导率；在铁磁体中，轨道流能够实现长程、无振荡输运；其激发效率与最外层电子的轨道填充状态以及轨道杂化程度密切相关。上述特性为开发下一代低功耗、高性能磁存储与信息器件打开了新的物理视角。本综述将系统梳理轨道电子学的物理机制、核心特性与材料体系，重点阐明轨道流输运与磁动态响应激发的独特行为，并深入对比其与自旋流的关键区别。

图1 自旋效应与轨道效应的物理图像   (a)自旋霍尔效应；(b)轨道霍尔效应；蓝色直线箭头和红色曲线箭头分别表示自旋和轨道角动量，黄色曲线箭头表示角动量的流动方向，黑色箭头表示磁矩，磁矩附近的短箭头表示自旋(蓝色)和轨道(红色)转矩；对于自旋流(a)，其在重金属/铁磁层界面处产生自旋扭矩并发生去相位，对于轨道电流(b)，其在具有弱自旋-轨道耦合的铁磁层中转换为轨道转矩^[36]

《物理学报》2026年第15期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2026/15

支持单位：