交换偏置效应多发生在由铁磁与反铁磁组成的界面处，这种效应在超高密度磁记录、自旋阀和其他自旋电子设备方面具有广阔的应用前景。传统的理论认为交换偏置的产生需要一个从高于反铁磁奈尔温度冷却到低温的冷却场，当磁滞回线中心的偏移方向与冷却场的方向相同（相反）时，被定义为正（负）交换偏置。近年来，研究者们发现在零场冷的条件下也可以产生交换偏置，即自发交换偏置效应。当磁滞回线中心的偏移方向与初始磁化场的方向相同（相反）时，被定义为自发正（负）交换偏置。迄今为止，无论场冷下的正交换偏置效应还是自发正交换偏置效应都认为来源于界面强烈的反铁磁交换耦合作用，对于界面铁磁交换耦合作用是否可以产生正交换偏置仍然没有报道。
张军博士（导师：许小红教授）和周国伟老师通过选择一种特殊的反铁磁材料SrFeO3-x 与铁磁La0.7Sr0.3MnO3 耦合，利用带有原位反射式高能电子衍射的脉冲激光沉积系统，制备了高质量的SrFeO3-x/ La0.7Sr0.3MnO3 双层膜。研究结果如下图所示，在零场冷的条件下，分别从不同的初始磁化方向测试磁滞回线时，回线中心偏向相反的方向。第一性原理计算与实验结果共同证明了这种自发交换偏置现象来源于一个可变的、铁磁耦合的双层膜界面。另外，利用一些外加手段（室温瞬间磁场或者离子液体门）可以对交换偏置的方向以及大小进行有效的调控。此研究结果为进一步研究低能耗交换偏置类自旋电子学器件奠定了基础。
相关成果以《Interfacial Ferromagnetic Coupling and Positive Spontaneous Exchange Bias in SrFeO3-x/ La0.7Sr0.3MnO3 Bilayers》为题，于2019年7月3日发表在ACS Appl. Mater. & Interfaces, 2019, 11, 26460-26466.（IF:8.45）
全文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.9b07639
图1 (a) 零场冷下不同初始磁化方向测试的磁滞回线； (b) 正向初始磁化磁滞回线对应的界面磁化翻转图。
