研究前沿：龚成课题组，多铁隧道结-二维铁电 | Nature Nanotechnology

背景：多铁性隧道结（MFTJs）是一种结合铁磁与铁电有序的多态非易失自旋电子器件，其电子隧穿行为对界面和势垒结构极为敏感。传统氧化物基MFTJs存在缺陷问题，而二维范德华晶体为探索本征物理和开发高性能器件提供了新平台。研究目的：本研究旨在通过堆叠二维铁磁材料Fe₃GeTe₂和铁电材料CuInP₂S₆等，构建全范德华MFTJs，实现可定制的多态电阻调控，并提升隧穿磁阻和隧穿电阻等关键性能指标。结论：研究成功制备了Fe₃GeTe₂/CuInP₂S₆/Fe₃GeTe₂等全范德华MFTJs，实现了四种非易失电阻态，隧穿磁阻达~10²%，隧穿电阻达~10⁴%。通过采用非对称电极、小带隙铁电层（如In₂Se₃）和新型电极（如Fe₃GaTe₂），进一步将隧穿电阻提升至10⁶%，开态电流密度提升至10⁴ A cm⁻²，并在室温下实现器件运行。这些性能均远超传统氧化物基MFTJs，为研究层间隧穿物理和设计功能性磁电纳米器件奠定了基础。