本研究聚焦铪基铁电薄膜（FE-HfO₂）的铁电性起源及其在自旋电子器件中的应用。通过第一性原理计算，揭示了单斜相Hf4Zr4O15结构中氧空位有序分布诱导形成稳定的极性相（M1相）的动态过程，其自发极化强度达27 μC/cm²，突破了传统亚稳态正交相（o-FE）模型的局限。结合球差校正扫描透射电镜（Cs-corrected STEM）的原位观测，我们首次在Hf0.5Zr0.5O2-δ薄膜中表征了M1相的结构证据，验证了“氧空位有序-无序相变”驱动铁电性的新机制。同时，我们针对自旋电子器件电场调控自旋极化电流的核心挑战，利用铪基铁电材料设计了一种多铁性隧道结（MFTJs），实现自旋极化电流电场调控新机制。通过Co/HfO2/Co 中的界面磁电耦合效应，利用电场控制铁电层（HfO₂）的极化方向，实现自旋极化电流的产生与翻转。第一性原理输运计算表明自旋极化电流的极化率最大可达 ±94%。进一步研究发现，在非对称界面结构的Co/HfO₂/Co结中，通过电场与磁场协同调控，可实现四种非易失性电阻态，为实现低功耗、高密度多态存储器件提供了新思路。

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