操纵自旋流的极化方向是深入理解新型电荷-自旋转换机制以及实现高效电控磁的关键。在传统材料体系中，自旋极化的调控面临诸多挑战，如材料的不均匀性、与工艺的兼容性以及器件扩展性等。在此背景下，非共线交换弹簧作为一种新型磁结构单元，为探索和实现可调控的自旋极化提供了新思路。

研究人员提出一种新型非共线交换弹簧磁结构。该结构由具有垂直磁各向异性的硬磁CoTb和面内磁各向异性的软磁Co薄膜的异质堆叠构成，通过界面磁耦合相互作用和磁各向异性竞争，形成了磁矩从垂直到面内连续过渡的非共线空间分布的交换弹簧磁结构。电流通过自旋霍尔效应产生y方向的自旋极化流，当沿y方向极化的自旋流经过非共线交换弹簧磁结构时会产生自旋重取向，从而获得x和z方向的自旋极化，进而在室温下实现零外场、全电学驱动的垂直磁化翻转。

这种非常规的自旋极化方向可以根据界面交换耦合的铁磁性或反铁磁性进行调控，从而调控电控磁的翻转极性。研究人员进一步建立了自旋与非共线空间分布交换场相互作用的微观理论模型，并通过微磁学模拟方法定性和定量分析了z-极化自旋驱动的零外场确定性垂直磁化翻转动力学过程。

该工作有望为下一代自旋电子器件的发展开辟新途径。

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https://doi.org/10.1002/adma.202414139