随着电子器件的微型化不断接近物理极限，后摩尔时代的新型电子器件成为研究热点。自旋电子学主要利用电子的自旋属性来实现信息的处理和存储，具有单元尺寸小、速度快、功耗低等优势，能够广泛用于信息存储、传递和处理，是未来信息技术发展的重要技术路径之一。特别是近年来，以自旋轨道矩效应为基础的自旋电子学材料与器件受到了学术界和工业界的广泛关注。

典型的自旋轨道矩器件是由自旋源材料和磁性材料组成的双层异质结。自旋源材料具有强自旋轨道耦合作用，可以实现高效的电荷-自旋转化。从物理机制上来讲，自旋转化机理主要包括自旋霍尔效应（图1a）和Rashba-Edelstein效应（图1b）。在具有强自旋轨道耦合的材料中通入电荷流，在垂直电荷流的方向上会产生自旋流，该自旋流会作用于相邻的磁性层，进而控制其磁极化方向，这是自旋轨道矩磁随机存储器（SOT-MRAM）的核心原理（图1c）。除了实现磁性翻转，自旋轨道矩还可以用来实现高频振荡（图1d）、畴壁或拓扑磁结构移动（图1e）以及自旋波激发（图1f）等功能。

为了实现基于自旋轨道矩的自旋电子学器件的实用化，设计和开发新型自旋源材料及磁性材料具有重要的意义。在本文中，作者评述了近年来新兴的材料体系，特别针对氧化物薄膜材料、二维材料及有机自旋电子学材料等进行了深入的介绍，针对其面临的机遇与挑战进行了展望。在此基础上，作者还就理解自旋轨道矩的物理机制、设计新型功能性器件原型、开发大规模集成的工艺等方面提出了一系列研究的重点方向，为推动和拓展自旋电子学领域的研究提供了重要参考。

图1. 自旋轨道耦合的机理与应用：a-b 电荷-自旋转化的两种物理机制，即自旋霍尔效应（a）和 Rashba-Edelstein效应（b）；c-f，自旋轨道矩可以实现磁矩翻转（c）、高频振荡（d）、磁畴壁或拓扑磁结构移动（e）和自旋波激发（f）。