近日，本课题组与南洋理工大学、北京大学、挪威科技大学等单位合作，在弱耦合范德华反铁磁体CrPS₄/Pt异质结中实现了由非平衡磁振子化学势驱动的新型磁振子单向磁电阻（unidirectional spin Hall magnetoresistance, USMR），相关成果以“Unidirectional magnetoresistance driven by nonequilibrium antiferromagnetic magnons”为题发表于纳米科学领域权威期刊Nano Letters。论文共同第一作者为课题组博士研究生贺雪与挪威科技大学Hans Gløckner Giil博士，通讯作者为南洋理工大学丁石磊助理教授、华南理工大学吴锐教授与北京大学罗昭初研究员。

    磁电阻效应是自旋电子学的基石与器件核心，其对磁化方向通常保持对称。近年来，随电流与磁化均呈反对称的单向磁电阻（USMR）因可实现单端电学读出磁态而备受关注，其中磁振子型USMR更被认为是低功耗自旋器件的新途径。然而，传统磁振子USMR由电流诱导的磁化涨落驱动，信号在强磁场与低温下被强烈抑制：YIG/Pt体系中信号仅约10^-18 A^-1m²量级，且随外场增大迅速衰减，严重限制了实际应用。课题组此前已在CrPS₄/Pt体系系统研究了自旋塞贝克效应（SSE），并揭示了spin-flip场处磁振子能隙闭合对热自旋输运的增强作用（Nature Communications 16, 3037 (2025)）。本研究利用CrPS₄层间弱耦合所导致的小磁振子能隙，实现了全新的磁振子USMR机制：当电流流经Pt层时，自旋霍尔效应产生的界面自旋积累诱导非平衡磁振子化学势梯度，该梯度驱动界面磁振子输运，并经逆自旋霍尔效应反注入Pt层，从而显著改变其电阻。与依赖磁化涨落的传统机制不同，该效应在强磁场与低温下依然鲁棒，信号峰值出现在spin-flip转变场附近；品质因子ΔR_USMR/R_xx^1ω/j达(3.7±0.1)×10^-16 A^-1m²，超过YIG/Pt体系两个数量级以上，亦为金属Ta/Co双层膜电学USMR的约两倍。

    研究通过二次谐波对称性分解、场依赖与温度依赖测量的交叉验证，排除了热驱动与磁化涨落机制的贡献，并基于Fermi黄金规则的界面自旋流计算定量复现了实验场依赖行为，确证磁振子化学势梯度输运的主导地位。该工作首次在弱耦合范德华反铁磁体中建立了以磁振子化学势为非平衡变量的非线性磁电阻新机制，为反铁磁自旋电子学提供了全新物理图像，也为在两端器件几何中实现面向低功耗存算应用的磁振子功能开辟了路径。

在CrPS₄/Pt中观测到的USMR效应及其机制示意图

    论文信息：He et al., Nano Letters, 26, 15170(2026). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c04307