近日，粤港澳大湾区量子科学中心（以下简称量子科学中心）与北方工业大学、中国科学技术大学等机构合作，在应变调控RuO2薄膜磁性研究中取得重要进展。研究团队通过衬底选择引入晶格应变，实现了RuO2薄膜磁性超过40倍的增强，为理解该材料磁性起源及开发新型自旋电子器件提供了新思路。相关成果以“Strain-Induced Giant Enhancement of Magnetism in RuO2 Films”为题在线发表于《Advanced Functional Materials》。

图1 应变诱导的RuO2薄膜中超过40倍的磁性增强。

  RuO2作为近年来备受关注的自旋电子学材料，其本征磁性是否存在一直是学术界争论的焦点。研究团队采用射频磁控溅射方法，在TiO2(110)和MgO(100)两种衬底上制备了RuO2(110)薄膜。实验发现，在相同生长条件下，TiO2衬底上的薄膜因受到2.2%的面内拉伸应变，其饱和磁化强度达到46.5emu/cm3，而MgO衬底上的薄膜仅为1.1emu/cm3。

图2 不同衬底上RuO2薄膜的晶体结构。

  高分辨透射电子显微镜和X射线光电子能谱分析表明，应变诱导的氧空位形成是磁性增强的关键机制。这些氧空位通过改变局域电子结构和晶体场对称性，显著增强了材料的磁响应。该研究建立了应变-缺陷-磁性之间的清晰关联，为通过缺陷工程调控量子材料物性提供了实验依据。

  北方工业大学硕士研究生蒋昊岚、中国科学技术大学博士研究生王勒楠为该论文的共同第一作者，量子科学中心副研究员黄浩亮、北方工业大学谢亮副教授为该论文的通讯作者。北方工业大学为该论文的第一完成单位。该研究得到了国家自然科学基金、北京市优秀人才计划、安徽省自然科学基金、广东省量子科学战略专项等项目的资助，并获得了合肥同步辐射实验室的支持。