智能磁电材料是实现具有低功耗、微型化、可调节与超快响应等特点的新型电子元器件的关键技术之一，特别是其在高频微波器件中的应用，可显著降低该类型器件装备在机载雷达、航天器、卫星及单兵通讯系统中的体积、重量和能耗，具有重要的国家安全战略意义。

其中钇铁石榴石（YIG）因其低损耗、窄线宽等特点被广泛应用于各种高频微波器件中。然而由于YIG自身的磁致伸缩系数几乎为零，所以基于传统应力调控磁性的磁电耦合方法很难实现电压可调的YIG器件。同时基于应力调控手段具有控制电压大和调控强度小的缺点，严重制约了其实际应用。因此，实现小电压（<5 V）有效调控YIG的磁学性质，将具有重要的科学理论价值和应用前景。

近日，西安交通大学研究了基于YIG的电场可调微波器件YIG (13 nm)/Pt (3 nm)/(ionic liquid, IL)/Au。该工作构建了微波材料钇铁石榴石（YIG）和重金属铂（Pt）之间界面自选轨道耦合，采用基于电极化离子液体的低电压调控方式，成功实现了小电压（<4.5 V）对YIG/Pt铁磁共振场690 Oe的调制，较传统方法提高了一个数量级。第一性原理计算表明，电极化作用下离子液体与Pt之间的强电场对YIG和Pt之前的自旋轨道耦合效应产生显著调节作用，并在强电极化作用下在Pt原子中诱导出磁性。基于该实验结果，提出了基于电极化离子液体的可调微波器件模型，为磁电可调微波滤波器的制备与研发打下坚实基础。此外，由于YIG还具有良好的自旋波传输特性，基于YIG的新型电子元器件也得到了研究者们的广泛关注。因此低电压调控YIG的磁性也为开发新型电压可调的自旋电子元器件提供了有力的实验支持。

该成果以“Ionic Modulation of Interfacial Magnetism in Heavy Metal/Magnetic Insulator Bilayer for Voltage Tunable Spintronic Devices”为题，在材料科学领域国际知名期刊Advanced Materials（IF=21.95）上在线发表。该研究成果是由博士生关蒙萌和赵士舜在导师刘明教授和周子尧教授共同指导下完成的。材料学院闵泰团队青年教师王蕾博士作为共同第一作者开展了第一性原理计算工作。西安交通大学为该论文的第一作者和唯一通讯作者单位。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点、面上项目及西安交大基本科研业务费的支持。

文章链接： https://doi.org/10.1002/adma.201802902