近日，湖北大学微电子学院曹洋教授联合日本东北大学增本博教授团队，在《Accounts of Materials Research》上发表题为 “Multifunctional Spin-Dependent Tunneling: From Tunnel Magnetodielectric to Magneto-Optic and Faraday Effects”的综述文章。湖北大学微电子学院为第一和通讯单位。综述系统回顾了过去十年间自旋相关隧穿效应的发展历程，总结并展望了磁阻、磁电和磁光等多物理耦合现象在功能材料与器件中的应用潜力，为磁电功能材料的器件化提供了理论基础与设计指导。

磁性纳米颗粒复合薄膜是一类兼具磁性与介电性的功能材料，可在无需复杂结构设计的前提下，通过自旋依赖隧穿机制实现对介电、光学、磁响应等多物理参数的调控。这类材料在智能传感、非易失存储、片上集成磁光器件等领域具有广阔的应用前景。然而，由于其响应机制复杂、性能调控难度大，当前尚缺乏统一理论框架对不同物理效应进行归纳整合，制约了其功能拓展与器件设计。

针对这一问题，曹洋教授团队围绕隧穿磁电光效应的核心机制，系统总结了包括TMR（隧穿磁阻效应）、TMS（隧穿磁塞贝克效应）、TMD（隧穿磁介电效应）以及近期发展的TMO（隧穿磁光效应）等系列现象。这些物理效应本质上源于磁性颗粒与绝缘基体之间的自旋选择性隧穿机制，其响应幅度受颗粒间距、界面散射、介电弛豫行为等因素协同影响。作者结合近年来在多层梯度结构、界面诱导各向异性调控、粒径调控等方面的实验进展，提出提升器件性能的普适设计路径。该综述还介绍了合作团队近年来在磁光效应以及法拉第效应等方面取得的系列突破。

《Accounts of Materials Research》致力于发表材料领域高质量、具有前瞻性与引领性的综述性论文。该期刊强调作者对于自身研究工作的系统深度总结与对未来研究方向的独立思考。是美国化学会旗下聚焦科学前沿的综述类旗舰期刊。

论文信息：

Yang Cao*, Nobukiyo Kobayashi, Hanae Kijima-Aoki, Jun Zhang, Hiroshi Masumoto*， Multifunctional Spin-Dependent Tunneling: From Tunnel Magnetodielectric to Magneto-Optic and Faraday Effects，Accounts of Materials Research（DOI: 10.1021/accountsmr.5c00113）

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/accountsmr.5c00113

(审稿人：胡永明)