工程科学学报，第39卷，第12期：1775-1782,2017年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.12:1775-1782,December 2017 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.001:http://journals..ustb.edu.cn 应变调控柔性电子器件磁电性质的研究进展 郭琦，王志成，徐晓光，姜勇⑧ 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:yiiang(@usth.cdu.cn 摘要柔性电子器件具有独特的形状可塑性，因而引起了人们极大的研究热情.柔性电子器件在未来或将成为下一代电 子器件的重要分支，在电子显示、二极管、生物医疗器件、太阳能电池等领域有着广阔的发展前景.近些年，许多研究人员将 柔性技术与自旋电子学相结合，开始探索应变对于生长在柔性村底上的磁电异质结磁电性质的影响，通过改变柔性衬底的曲 率等手段调控器件的磁电效应.相关基础研究为磁存储器、磁传感器、非易失性阻变存储器等电子器件的研究开辟了新 思路。 关键词柔性电子：自旋电子学：磁电异质结：应变 分类号0484 Effect of strain on the magnetoelectric property of flexible electronics devices GUO Qi,WANG Zhi-cheng,XU Xiao-guang,JIANG Yong School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:yjiang@ustb.edu.cn ABSTRACT Flexible electronic devices have attracted great interest owing to the advantages of flexible substrates as well as its arbi- trary surface geometries,which may be one key branch of next-generation electronic devices,including paper-ike electronic displays, light-emitting diodes,biointegrated medical devices,and solar cells.In recent years,some researchers have combined flexible tech- niques with spintronics to explore the effect of strain on magnetoelectric heterojunctions grown on flexible substrates and to control the magnetic and electric properties by changing the curvature of the substrate.These studies pave the path for the designing electronic de- vices,including magnetic storage devices,magnetic sensors,and non-volatile resistance memory. KEY WORDS flexible electronics:spintronics:magnetoelectric hybridstructures:strain 众所周知，电子有两种本征性质，一种是电荷，另终达到信息存储、输运的目的.由于电子自旋有微观 一种是自旋，传统的微电子学仅仅利用电子的电荷特 量子的特性，所以可大大缩小电子元器件的尺寸，从而 性，而不考虑电子自旋状态，通过电场调控材料中的电 得到低功耗、高密度、运行速度快的电子元器件.自旋 子来实现信息的输运和处理.随着人们生活水平 电子学包括自旋的积累、弛豫、注入、扩散、探测等一系 的不断提高，人们对于集成电路和大规模的集成电路 列的物理过程，科学家利用这些物理过程来调控材料 技术要求越来越高，电子元器件的小型化和高密度化 的性能，发现了很多特殊的实验现象，并成功研制出很 成为迫切的需要.近三十年来，随着自旋电子学的发 多新型器件，比如，基于巨磁电阻(giant magnetoresist- 展，人们开始将电子的自旋特性应用于电子元器件中， ance,简称GMR)效应的读出磁头，基于隧穿磁电阻 自旋流的弛豫时间相对较长，不容易受材料中的缺陷、 (tunnel magnetoresistance,简称TMR)效应的磁随机存 杂质所影响，而且通过电场、磁场等一系列手段也可以 储器(magnetic random access memory,简称为MRAM) 调控电子的自旋状态，实现对电子输运特性的调控，最 等等.近年来，基于自旋转移力矩效应(spin-transfer 收稿日期：201707一12工程科学学报，第 39 卷，第 12 期: 1775--1782，2017 年 12 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 39，No． 12: 1775--1782，December 2017 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2017． 12． 001; http: / /journals． ustb． edu． cn 应变调控柔性电子器件磁电性质的研究进展 郭 琦，王志成，徐晓光，姜 勇 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: yjiang@ ustb． edu． cn 摘 要 柔性电子器件具有独特的形状可塑性，因而引起了人们极大的研究热情． 柔性电子器件在未来或将成为下一代电 子器件的重要分支，在电子显示、二极管、生物医疗器件、太阳能电池等领域有着广阔的发展前景． 近些年，许多研究人员将 柔性技术与自旋电子学相结合，开始探索应变对于生长在柔性衬底上的磁电异质结磁电性质的影响，通过改变柔性衬底的曲 率等手段调控器件的磁电效应． 相关基础研究为磁存储器、磁传感器、非易失性阻变存储器等电子器件的研究开辟了新 思路． 关键词 柔性电子; 自旋电子学; 磁电异质结; 应变 分类号 O484 Effect of strain on the magnetoelectric property of flexible electronics devices GUO Qi，WANG Zhi-cheng，XU Xiao-guang，JIANG Yong School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: yjiang@ ustb． edu． cn ABSTＲACT Flexible electronic devices have attracted great interest owing to the advantages of flexible substrates as well as its arbi￾trary surface geometries，which may be one key branch of next-generation electronic devices，including paper-like electronic displays， light-emitting diodes，biointegrated medical devices，and solar cells． In recent years，some researchers have combined flexible tech￾niques with spintronics to explore the effect of strain on magnetoelectric heterojunctions grown on flexible substrates and to control the magnetic and electric properties by changing the curvature of the substrate． These studies pave the path for the designing electronic de￾vices，including magnetic storage devices，magnetic sensors，and non-volatile resistance memory． KEY WOＲDS flexible electronics; spintronics; magnetoelectric hybridstructures; strain 收稿日期: 2017--07--12 众所周知，电子有两种本征性质，一种是电荷，另 一种是自旋，传统的微电子学仅仅利用电子的电荷特 性，而不考虑电子自旋状态，通过电场调控材料中的电 子来实现信息的输运和处理［1--2］． 随着人们生活水平 的不断提高，人们对于集成电路和大规模的集成电路 技术要求越来越高，电子元器件的小型化和高密度化 成为迫切的需要． 近三十年来，随着自旋电子学的发 展，人们开始将电子的自旋特性应用于电子元器件中， 自旋流的弛豫时间相对较长，不容易受材料中的缺陷、 杂质所影响，而且通过电场、磁场等一系列手段也可以 调控电子的自旋状态，实现对电子输运特性的调控，最 终达到信息存储、输运的目的． 由于电子自旋有微观 量子的特性，所以可大大缩小电子元器件的尺寸，从而 得到低功耗、高密度、运行速度快的电子元器件． 自旋 电子学包括自旋的积累、弛豫、注入、扩散、探测等一系 列的物理过程，科学家利用这些物理过程来调控材料 的性能，发现了很多特殊的实验现象，并成功研制出很 多新型器件，比如，基于巨磁电阻( giant magnetoresist￾ance，简称 GMＲ) 效应的读出磁头［3］，基于隧穿磁电阻 ( tunnel magnetoresistance，简称 TMＲ) 效应的磁随机存 储器( magnetic random access memory，简称为 MＲAM) 等等［4］． 近年来，基于自旋转移力矩效应( spin-transfer