新研究揭示柔性金属薄膜中磁性调控的新机制
近年来，柔性磁传感器因其兼具可变形特性和非接触矢量探测能力，成为柔性电子领域的重要研究方向。然而，实际应用中由制备或使用过程中产生的应变，往往影响器件性能的稳定性。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所的研究团队此前已探索出多种方法，用于精准控制柔性磁性薄膜中的均匀应变。通过衬底弯曲、机械拉伸以及各向异性热膨胀等手段，团队揭示了应变对柔性铁磁薄膜和交换偏置异质结磁各向异性的影响机制。同时，他们发展出多场耦合生长与界面调制技术，显著提升了薄膜磁性能的应变稳定性。近期，该团队进一步拓展研究范围，聚焦于复杂应变对柔性磁性薄膜的调控规律与机理。
在最新研究中，研究人员以具有磁斯格明子（magnetic skyrmion）结构的Pt/Co/Ta多层膜为模型材料，采用预拉伸的弹性聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为基底，并结合磁控溅射技术，利用材料模量差异，在释放预应变后于薄膜中构建了微褶皱结构，从而引入非均匀应变分布。
磁力显微镜（MFM）观测结果表明，不同磁场条件下，斯格明子的密度和尺寸在空间上表现出显著的非均匀性，并在褶皱波峰两侧呈现不对称分布。在负应变梯度区域，斯格明子更易稳定存在，密度更高、尺寸更大；而在正应变梯度区域则表现出相反趋势。通过面内应变梯度，斯格明子密度可在1μm-2至13μm-2之间连续调节，尺寸变化范围可达85nm至133nm，调控效果优于均匀应变。
微磁学模拟进一步揭示，这种调控机制源于应变梯度破坏了局部的反演对称性，从而有效调节界面相互作用。该方法不仅具有良好的可逆性，而且在多次拉伸—释放循环后仍能保持稳定，并具备向其他铁磁多层膜体系扩展的潜力。
该研究为深入理解复杂应变对磁性敏感材料的调控机理提供了理论基础，同时为设计具有高应变稳定性的柔性磁传感器指明了新路径。
相关成果已发表于国际权威期刊《先进材料》（Advanced Materials），研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助。