全范德华自旋轨道矩异质结

室温无外场翻转

通过界面耦合诱导垂直磁各向异性并利用剩余面内分量打破反演对称性，在单一器件中实现极性可调的室温无外场翻转，并支持16种可重构布尔逻辑功能。

Fan, Gao · 王自力 · Runyu, Zhao · 李静 · Xiaoyue, Song · Peiyuan, Yu · Sun, Yun · 尉国栋 · 姚湲 · Zou, Jin · 张杰 · Shucheng, Xing · Mantovan, Roberto · Jaouen, Nicolas · 赵巍胜 · 聂天晓

Nature Communications 2026

参数信息

翻转电流密度

1.55×10⁶ A/cm²

可重构布尔逻辑函数数量

16

技术优势

室温无外场翻转

界面耦合在 Bi₂Te₃/Fe₄GeTe₂ 界面诱导垂直磁各向异性，同时 Fe₄GeTe₂ 剩余的面内磁各向异性分量打破反演对称性，无需外加磁场即可实现翻转。

极性可调

通过调制面内磁各向异性分量的方向，可以在同一器件中实现不同极性的磁化翻转，为逻辑功能重构提供物理基础。

单一器件集成逻辑

极性可调特性使得单个器件能够实现 16 种可重构布尔逻辑函数，显著提升逻辑密度和功能多样性。

应用场景

• 自旋逻辑器件：用极性可调翻转实现 16 种逻辑函数，替代传统固定逻辑电路。
• 低功耗存储器：低翻转电流密度（~10⁶ A/cm²）降低写入功耗，契合低功耗存储需求。
• 二维自旋电子学：全 vdW 异质结构利用二维材料界面工程，推进二维自旋器件实用化。
• 晶圆级异质集成：MBE 生长实现晶圆级异质结，便于与硅基工艺集成。