近日，中国科学技术大学微电子学院李鹏教授课题组在准二维Kagome磁体的静态栅控研究中取得重大突破。面对当前准二维磁性材料在调控磁性特性方面的挑战，该课题组利用铜基Kagome磁体 Cu(1，3-bdc)，通过离子液体栅控技术成功调节了材料的铁磁共振特性。这一新方法通过在不同的电压下调整材料的磁晶各向异性场，展现了电场对磁性调控的潜力，为开发高效的磁性控制设备开辟了新的道路。相关成果以“Electrostatic Gating of Spin Dynamics ofa Quasi-2D Kagome Magnet"为题发表于国际著名学术期刊《Nano Letters》上。

准二维磁性材料，在信息存储、量子计算和磁性传感等领域表现出极高的应用潜力。这些材料的独特几何结构支持了磁性和拓扑的复杂交互作用，从而使其在电子和磁性特性上呈现出非常规的量子现象。然而，对这类材料的磁性特性进行精确调控一直是物理学和材料科学研究的重大挑战之一。传统的磁性调控技术，如应用外部磁场或机械应力，虽然在实验中有效，但这些方法往往需要重型设备支持，且在能耗和设备复杂性方面的需求高，限制了它们在便携式和微型化设备中的应用。此外，这些方法的调控精度和响应速度往往难以达到快速发展的现代科技产品需求。

针对上述挑战，李鹏教授课题组开发了一种利用铁磁共振测试离子液体对二维磁性材料影响的结构（图1a，b）。离子液体会在外加电压的作用下产生更大更稳定的电场从而影响材料的性质。这种利用离子液体对材料磁性进行调控的方法可以使材料的铁磁共振曲线产生明显的偏移，意味着材料的共振场被电场显著调制。这种偏移的效果会在不同的测试频率，温度和方向下出现。同时这种共振场的偏移随电压的增加产生出了一种非线性的变化，即共振场会在施加较小电压时产生偏移，当电压进一步增加后这种偏移会逐渐减小以至于消失。进一步的分析显示共振场的偏移是由于材料的有效磁化强度受到了电场的影响所致，而对材料磁晶各向异性场的分析显示，电场是通过调控材料的磁晶各向异性场而调控材料的有效磁化强度并进一步控制材料的改变了材料的共振场。并且这种变化也通过理论计算得到了印证。本工作不仅提出一种利用铁磁共振研究电场对二维磁性材料影响的方案，并且通过实验证实了电场对二维磁性材料的磁性会产生显著影响。该研究也进一步促进了二维材料的理论发展和应用。

中国科学技术大学微电子学院李治东同学和张瑞夫同学为该论文共同第一作者，李鹏教授为该论文第一通讯作者。该论文得到了国家自然科学基金、国家科技部重点研发基金、中科大微纳中心和中科大信息实验中心的支持。

论文原文（点击打开）