近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心研究員孫向南團(tuán)隊(duì)在有機(jī)自旋電子學(xué)研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)基于電光補(bǔ)償策略，實(shí)現(xiàn)了室溫下有機(jī)自旋電子學(xué)器件磁響應(yīng)信號(hào)的寬范圍調(diào)控以及器件的多功能性應(yīng)用。相關(guān)研究成果以Room-Temperature Organic Spintronic Devices with Wide Range Magnetocurrent Tuning and Multifunctionality via Electro-Optical Compensation Strategy為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。

在自旋電子學(xué)領(lǐng)域，能夠在室溫下表現(xiàn)出大范圍可調(diào)的磁響應(yīng)信號(hào)的器件頗有應(yīng)用價(jià)值。有機(jī)半導(dǎo)體具有獨(dú)特的超長(zhǎng)自旋壽命和豐富的光電特性，被認(rèn)為是研發(fā)此類器件的理想候選材料。目前，有機(jī)自旋器件受限于有限的設(shè)計(jì)策略，磁流比通常低于10%，限制了其多功能應(yīng)用。

該團(tuán)隊(duì)通過光-電-磁復(fù)合場(chǎng)協(xié)同調(diào)控有機(jī)半導(dǎo)體中的載流子輸運(yùn)、自旋相關(guān)反應(yīng)和光生載流子動(dòng)力學(xué)，實(shí)現(xiàn)了器件磁流比的任意調(diào)制。研究顯示，在柔性襯底上制作的有機(jī)自旋器件于室溫下展現(xiàn)出高達(dá)+13200%的正磁流比和?10600%的負(fù)磁流比，并可在此范圍內(nèi)精確調(diào)控。同時(shí)，光-電-磁復(fù)合場(chǎng)協(xié)同調(diào)控策略在不同類型的器件中均表現(xiàn)出良好的普適性。研究將光、偏置、磁場(chǎng)和機(jī)械柔性等多個(gè)可控參數(shù)集成到一個(gè)器件中，激活了室溫多功能應(yīng)用。該器件可作為高靈敏度磁場(chǎng)傳感器、復(fù)合磁場(chǎng)傳感器、磁電流逆變器和磁控人工突觸等。這為設(shè)計(jì)高性能多功能器件提供了新思路。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中國(guó)博士后科學(xué)基金及北京市相關(guān)項(xiàng)目的支持。

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有機(jī)自旋器件結(jié)構(gòu)、電光補(bǔ)償機(jī)理示意圖及磁響應(yīng)信號(hào)展示