构筑以极化为信息载体、兼具非易失与低功耗特性的器件，是发展下一代信息存储、存算一体等技术的优选路径之一。磁极化因状态稳定、切换迅速，成为理想的信息载体。反常霍尔效应源于材料本征磁化与自旋-轨道耦合，其反常霍尔电阻的幅值与符号直接反映材料的磁极化状态，可作为直接电学探测手段，为构筑器件提供了物理基础。因此，实现对反常霍尔效应的高效、低功耗电学调控，是发展高性能、多功能、以磁极化为信息载体器件的关键所在。

近期，我们发展了电压驱动氢离子演化和电流诱导自旋轨道矩（SOT）的双模电控磁耦合策略，在基于重金属/铁磁异质结构的离子型场效应管器件（Au/GdOx/Pd/Pd₆₅Co₃₅）中实现了对反常霍尔效应的高效调控（图1）：通过电压控制氢离子嵌入/析出诱导磁性层在铁磁态和顺磁态之间的可逆转变（调控反常霍尔电阻幅值）；同时，利用电流驱动的SOT实现无外磁场下的磁化翻转（调控反常霍尔电阻符号）。进一步地，通过电压调节氢化程度可调控SOT诱导的磁化翻转的极性、幅值和临界翻转电流密度。基于上述电压与电流协同调控机制，我们构建了一种可编程的自旋逻辑单元（图2），以栅压和电流脉冲作为输入信号，以反常霍尔电阻作为输出信号，在单个器件中实现了多种逻辑门功能（如NAND、NOR等）。此外，器件在室温下氢化过程呈现半非易失特性，导致了磁性随时间演化，为构建物理储池计算提供原理基础（图3）。我们利用反常霍尔电阻随时间非线性弛豫的特性，仿真构建了物理储池神经网络，在语音识别（准确率98.4%）和混沌系统预测（方均根误差< 0.1）等时序任务中表现出优异性能。本工作为构筑集成存储、逻辑和神经形态计算功能于一体的器件提供了可能。

相关工作以“Programmable Logic and Reservoir Computing Based on Hydrogenation-Engineered Spin-Orbit Torque”为题发表在Advanced Functional Materials 36, e19753 (2026)，博士生涂宇辰为该论文的第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划等的资助。

图1. 氢离子型场效应管器件中实现电压和电流双模电控磁

图2. 基于电压和电流双模电控磁的自旋逻辑单元

图3. 基于氢离子型场效应管的物理储池计算