近日，《Advanced Materials》以“Spin Orbit Torque Induced by Switchable Crystal Inversion Symmetry Breaking”为题报道了我院许小红教授团队与新加坡国立大学陈景升团队及浙江大学田鹤教授团队的最新研究成果。文献：https://doi.org/10.1002/adma.73219。

自旋轨道矩（SOT）是实现低功耗自旋电子器件的核心物理效应，其产生效率直接决定器件的能耗与速度，而晶体反演对称性破缺（ISB）能够调控 Rashba 自旋劈裂，进而有效提升自旋轨道矩的产生效率。过往研究大多聚焦于异质结界面处的空间反演对称性破缺，通过界面静电场调控自旋劈裂，但这种方式的作用范围十分有限，只能利用一小部分原子自旋轨道耦合能量，难以实现自旋流产生效率的大幅提升，虽然已有理论提出晶体反演对称性破缺可以引入更强的作用能，完全释放自旋轨道耦合能量以增强自旋劈裂，但晶体内部的反演对称性破缺难以实现可逆调控，一旦形成便无法更改，成为制约高效可调自旋轨道矩器件发展的关键难题。钌酸锶（SRO）作为典型的强关联氧化物，具备较强的自旋轨道耦合，其晶体结构与八面体畸变对自旋轨道矩存在显著影响，而铁电材料具有可翻转的自发极化，能够通过界面电场调控邻近层的晶体结构。

本研究成功在钌酸锶中实现铁电极化可控的晶体反演对称性破缺，突破传统界面调控的局限，首次将晶体结构畸变与自旋轨道矩高效关联，铁电极化向下时，钌酸锶界面5个原胞内产生 c/a 显著变化的晶格畸变，形成垂直方向晶体反演对称性破缺，使自旋轨道矩效率提升 60% 以上，该效应具备可逆性、非易失性与厚度依赖性，且不受铁电材料种类与界面 Rashba 效应影响，理论计算证实其源于自旋贝里曲率的增强。这一成果摒弃传统电压调控界面的思路，开创晶体反演对称性破缺调控自旋流的新路径，大幅提升自旋轨道矩效率的同时实现可逆调控，完美适配低功耗、高可调性的自旋电子器件需求，为高密度存储、存算一体芯片与神经形态计算器件的设计提供全新材料方案与物理支撑，推动自旋电子学向更低功耗、更高集成度方向发展。

图 系统验证了铁电极化对钌酸锶自旋轨道矩效率的可逆调控