💡这项突破是什么?
本网讯（通讯员 刘敏 鲁广铎）近期，三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心自旋电子学研究团队多位青年博士，在新型交替磁性候选材料二氧化钌方面的研究（三篇）、Mn3Si2Te6单晶中的反常各向异性庞磁电阻机理研究、菱方堆叠二维材料中多向滑移铁电性的微观机制研究、和硅与氮化镓堆叠异质结构用于高灵敏机械传感、范德华异质结用于光电探测器、以及应用“几何边界工程”构建稳定异质结实现低功耗量子电子器件和新型光电器件等方面的研究，取得重要进展，分别在国际TOP期刊Advanced Science (IF=14.1),Advanced Functional Materials (IF=19.0), Science China: PM&A (IF=7.5), Advanced Materials (IF=26.8), ACS Nano (IF=16.0), Communications Physics (IF=5.8)上，发表多篇最新研究成果。
1）Advanced Science,13(2)(2026) e14651.
庞磁电阻效应（CMR）一直是凝聚态物理和材料科学的研究热点。传统CMR材料通常基于双交换作用、Jahn-Teller畸变或电荷-轨道有序等机制。然而，准二维亚铁磁Mn3Si2Te6材料表现出截然不同的磁输运行为，即仅在磁场沿磁硬轴（c轴）施加时才呈现饱和的CMR形成，而在易磁化面（ab平面）则很难观察到饱和CMR现象。基于此，该工作提出了沿不同外磁场方向由二维传输向三维输运转变的模型。该模型表明，即使微小的自旋-磁矩错位（5°）也会在多次散射后被放大，从而产生显著的磁电阻效应。该研究挑战了近期Nature系列文章中提出的手性轨道电流模型【Nature611 (2022) 467；Nature Communications15 (2024) 3579】，为层状磁体中庞磁电阻效应的调控建立了重要的理论框架，为Mn3Si2Te6材料在未来自旋电子学中应用奠定了基础。
2）SCIENCE CHINA，Physics, Mechanics & Astronomy，69(2026) 257001.
磁性材料是现代科学技术的重要基石。近年来，围绕二氧化钌（RuO₂）的研究为非传统磁性领域开辟了新的方向。交替磁体在实空间中呈现零净磁化，同时在动量空间中表现出各向异性的自旋分裂，因此在基础物理研究和技术应用中均引发了广泛关注。RuO₂是该类材料中首个且目前研究最为深入的候选体系。早期实验已在RuO₂中观测到多种交替磁体特有的奇异现象。本工作系统梳理了RuO₂磁性研究的重要进展，并深入分析了当前关于RuO₂是否存在交替磁性的激烈争议，为该领域的研究人员提供了重要的参考与指引。
3）Advanced Functional Materials36(25)(2026) e20771.
交替磁体作为磁性研究的新范式体，具有与反铁磁体相似的自旋排列结构，且净磁化强度为零，但是，其能带结构自发破缺时间反演对称性，并展现出非相对论交错自旋劈裂特征。RuO2，一种典型的新型交替磁体候选材料，成为反铁磁自旋电子学研究的焦点之一。关于RuO2晶体最大争议在于其是否具有本征反铁磁序，不同研究小组给出不同的实验结论，且人们对其奈尔矢量（Néel vector）在晶体中的取向及其在外磁场中的动态行为知之甚少。为此，该团队研究报道确定了RuO2单晶薄膜中一系列奈尔矢量相关的静态和动态参数。该研究结果为RuO2外延薄膜的磁有序结构提供了重要实验证据，并阐明了其在强磁场下奈尔矢量的动力学行为。
4）Advanced Science, (2026) :e21779.
在自旋电子学中，利用电流高效产生和操控自旋流是关键。传统方法依赖于自旋轨道耦合，但其效率和应用存在局限。近年来，理论预测在无需自旋轨道耦合的交替磁体等材料中，可通过其本征的磁有序产生更强的“非相对论性自旋电流”。然而，这种新型自旋电流的极化方向与其磁有序参数的直接关联缺乏实验证据，阻碍了对其磁起源的确认和实际应用。该研究团队通过研究RuO2/CoFeB异质结构中的自旋霍尔磁电阻，并分析其独特的角度和温度依赖关系，成功分离了源于磁性的自旋分裂效应自旋电导和传统的自旋霍尔效应自旋电导。这项研究不仅为RuO2的磁性本质提供了关键证据，更为未来高效、快速的自旋电子学器件设计与开发开辟了新途径。
5）Advanced Materials 37 (2025) 2416117.
通过特定的层间堆叠，可以在多数二维材料体系中实现滑移铁电性。这类独特滑移机制使铁电翻转势垒空前降低同时保证了热稳定性，还可使信息写入高速低耗且抗疲劳，在器件小型化方面具有显著优势。然而，理解滑移路径与极化态之间的确切关系是揭示其物理本质的关键。本文通过先进的双频共振追踪压电力显微镜和导电原子力显微技术并结合第一性原理计算对γ-InSe中与层相关的自发极化状态和多向滑动路径进行了研究。在未掺杂的菱方堆叠γ-InSe中直接观测到了层数依赖的多向滑移铁电极化，并发现了由滑移导致的多个铁电态，并进一步在石墨烯/γ-InSe/石墨烯范德华异质结中，实现了可重构的体光伏效应，其光伏电流密度达到约15 mA cm-2。同时，器件展现了高达约255 A W-1的光响应度和快速响应时间，可用于实时成像。这项研究不仅为理解菱方堆叠二维材料中多向滑移铁电性的微观机制提供了关键实验证据，更为开发基于滑移铁电性的新型、可调谐光电子器件开辟了新的道路。
6）ACS Nano, 20 (2026) 7216-7227.
针对硅基器件机电耦合能力弱、压电半导体难以外延集成的问题，该研究首次提出“机械堆叠”策略，在无需外延生长的条件下实现Si与GaN的高质量异质集成。基于n-Si/n-GaN和p-Si/n-GaN结构，器件展现出超高压力灵敏度（43.34 meV/MPa）、应变灵敏度（5.8×106）以及亚毫秒级超快响应，可稳定捕捉高速动态机械信号。该方法为兼容CMOS工艺的高性能机械传感器与智能触觉系统研发提供了一条全新的路径。
7）ACS Nano 20 (2026）4582−4591.
针对光电探测器中“高响应度与快速响应时间难以兼顾”的瓶颈，该研究构建了(PEA)₂PbI₄/SnS₂范德华异质结，通过界面修饰显著降低暗电流并提升器件稳定性。器件实现了高达218 A/W的响应度、3.97×10¹² Jones的比探测率和优异环境稳定性，同时在栅压调控下表现出响应度提升而响应时间缩短的反常特性，突破传统性能权衡。该工作为通过界面工程实现低功耗、高增益、高速度和高稳定性的二维光电探测器提供了可推广的新策略。
8）Communications Physics 8 (2025) 189.
随着量子电子器件不断微型化，如何在原子尺度上兼顾高性能、高可靠性与可重复性，成为二维半导体器件设计中的核心挑战。该研究提出“几何边界工程”新策略，利用TMD纳米带中锯齿边与扶手椅边天然不同的电子性质构建稳健异质结，实现了单势垒隧穿、双势垒共振隧穿及负微分电阻等特性。相比依赖材料堆叠或极端尺寸精控的传统方案，这一方法为低功耗量子电子器件和新型光电器件的设计提供了更具稳定性和实用性的路径。
三峡大学湖北省弱磁探测工程技术研究中心成立于2016年，主要研究自旋电子学材料与器件相关的基础研究工作，以及与微弱磁场探测原理与技术相关的应用研究。中心自成立以来，共承担国家自然科学基金和湖北省科技支撑项目十余项，发表高水平论文百余篇。近年中心加大引进和培育青年学术带头人，杨柳、胡功伟，何雄，李帅等一批90后年轻博士成长起来，他们均在各自研究领域里取得优异成绩，为三峡大学物理学科的加快发展做出了重要贡献。
