交换偏置效应是自旋电子器件（如磁随机存储器MRAM、硬盘读头）中的核心物理机制，通常通过铁磁/反铁磁界面的磁矩钉扎，为自由层提供稳定的偏置场。然而，传统交换偏置体系依赖三维块体薄膜，且其偏置方向在器件制备后就已固定，难以实现动态可调。随着器件向小型化、低功耗和多功能集成发展，研究界迫切需求能在室温以上工作、具备可编程特性的全二维（全范德华）交换偏置体系。这一目标的难点在于大多数二维磁体的居里或奈尔温度远低于室温，以及如何在不依赖传统“场冷”工艺的前提下主动操控反铁磁层的磁序方向。

近日，华南理工大学吴锐教授联合ETH丁石磊博士、华南师范大学侯志鹏教授、中山大学侯仰龙教授及北京大学罗昭初助理教授，首次在全范德瓦尔斯反铁磁/铁磁异质结(Fe_0.56Co_0.44)₅GeTe₂（FCGT）/Fe₃GaTe₂（FGaT）中成功实现了室温可重构的垂直交换偏置效应。研究团队选用两种磁性有序温度远高于室温的二维材料：铁磁层FGaT与反铁磁层FCGT，构筑了高质量的范德华异质结。实验发现，该异质结在300 K下展现出清晰、可控的交换偏置，且其阻塞温度高达300 K。

该效应打破了传统交换偏置对场冷的依赖，研究团队发现，只需在室温下施加一个预设磁场，即可直接诱导出显著的垂直交换偏置。通过调节预设磁场的强度与方向，能够精准操控反铁磁层FCGT的奈尔序方向（即反铁磁磁矩的排列取向），进而实现交换偏置场的符号翻转（正/负）与强度连续可调。该机制得到了理论模型计算的印证，揭示了奈尔序调控在二维磁界面工程中的核心作用。

该工作在纯范德华异质结中同时实现了室温工作与可重构交换偏置，为开发新型低维自旋电子器件提供了新见解。

文章链接：https://doi.org/10.1021/acsnano.5c08572