本研究在理论、材料、器件三个领域有机结合，开展垂直磁性隧道结技术和新型电场调控磁各向异性效应与器件物理研究。主要研发具有自主知识产权的自旋转移力矩磁性隧道结材料和制备工艺，探索微纳加工的工艺参数，研究电场辅助下磁性隧道结的自由层翻转动力学行为，通过薄膜结构优化和器件微加工工艺优化，实现低临界写入电流密度、高热稳定性和高隧穿磁电阻率，针对磁随机存储器的特性进行电路设计，使磁随机存储器件的性能实现最优化。针对研究内容，已完成2比特纠错电路设计，使用一种新的物理机制，并提出新的理论模型，实现垂直磁化翻转电压不高于2.5 V，实现MnGa高垂直磁各向异性纳米尺寸隧道结直径不大于200 nm，并完成了以上指标的第三方测试，本研究进行期间在Science、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等国际著名期刊上发表论文50篇，毕业博士生6名。相关研究成果有利于形成高密度磁存储领域的自主知识产权技术体系与研发人才团队，提升国内该领域的研制水平和国际竞争力。