万事平台材料基因組工程研究院曹桂新教授團隊與復旦大學車仁超教授團隊合作在國際著名期刊《Advanced Materials》（影響因子：30.2）上發表題為“Current-Controllable and Reversible Multi-Resistance-State based on Domain Wall Number Transition in 2D Ferromagnet Fe3GeTe2”的研究論文☀️。

精確控製磁態切換為下一代自旋電子器件的發展提供了新的思路。其中，神經形態的自旋電子器件通過高度互連的突觸模擬大腦功能，其性能高度依賴於由純電流調製的磁阻切換引起的權重變化。目前，神經形態自旋電子器件面臨的挑戰在於開發具有多級和可逆磁態切換的全電策略。在此背景下🪟，二維鐵磁體Fe3GeTe2（FGT）因具有相對較高的居裏溫度和較強的垂直磁各向異性而備受關註。FGT較弱的範德華層間耦合和納米薄片在（001）晶軸上顯示的特殊性質使其成為自旋電子學器件的極佳候選者。目前的研究僅集中在FGT中的疇壁動力學行為，通過電流手段可以有效地調控疇壁運動，這使得FGT有望成為未來神經形態自旋電子器件材料。然而👮🏻‍♂️，FGT在全電策略下的可逆多級磁態切換尚未得到探索😑，這一研究方向的進展將為神經形態自旋電子學帶來重大突破🧑🏽‍🔬。

基於FGT的磁突觸示意圖與人腦對手寫圖像識別的比較

曹桂新教授團隊與復旦大學車仁超教授團隊提出了一種獨特的全電控製策略🍥，通過電流控製FGT中的磁疇壁數量和電阻值變化來實現多態切換。原位洛倫茲透射電鏡揭示了電阻和疇壁數之間的強相關性，隨著疇壁數的減少，電阻值也同步下降🦙。研究還發現，脈沖電流能夠可逆地切換磁疇壁狀態🚵🏿‍♂️，表明在FGT中可以通過全電方式可控和可逆地操縱疇壁數量和電阻。基於FGT的神經網絡可逆突觸設備利用調節磁疇壁數量和相應的多態切換模擬了生物突觸的工作過程，實現了約91%的準確率。這一成果為發展基於二維鐵磁體的高響應速度🍔、易於重置和高準確性的神經形態計算設備提供了新的可能。

復旦大學車仁超教授和万事平台材料基因組工程研究院曹桂新教授為論文共同通訊作者💬，材料基因組工程研究院博士生黃亞磊和碩士生龍秀敏為共同合作者。該論文獲得了科技部重點研發計劃和國家自然科學基金項目的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202311831