实现电场对自旋的调控一直是自旋电子逻辑和存储器件应用的关键问题之一。电场调控具有动态调控、可逆性好、能耗低等优势，近年来受到科学界和业界的广泛关注。对于传统SOT驱动磁化翻转，由于SOT有效场沿面内方向，需要外加辅助磁场来打破对称性，进而实现确定性磁化翻转。这不仅增加了额外的功耗，而且使电路集成变得更加复杂。

近日，我校全志勇教授、许小红教授与中科院苏州纳米所曾中明研究员合作，在垂直磁化的Ta/Pt/Co/Cu/MoO_x/SiO₂/Ti/Au器件单元中实现了全固态电场对磁性和转矩效率的可逆调控。利用电场驱动MoO_x中氧离子迁移，致使其内部氧离子实现对Cu层和Co层的可逆注入和抽出，进而实现电场对磁各向异性和转矩效率的可逆调控；反铁磁CoO层通过交换偏置效应打破对称性，获得电流驱动的零场磁化翻转，栅压调控可有效提升零场磁化翻转率，相对初始状态提升近5倍，这种调控主要来源于电场驱动氧离子迁移引起Co/CuO_x界面氧化程度的增强/减弱。总之，本工作利用SOT/OT在电场调控下器件的零场磁化翻转比率得到有效提升，这种方法为无需外磁场的垂直磁化翻转控制提供了有效途径，对低功耗自旋电子应用具有重要价值。

相关成果以《Reversible manipulation of field-free perpendicular magnetization switching via electric field》为题发表在Applied Physics Letters 126, 172401 (2025)，并被编辑选为“Editor's Pick”文章。该研究成果得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的资助。全文链接：https://doi.org/10.1063/5.0258213。

全固态垂直磁化器件电场调控示意图和零场翻转率的可逆调控