近日,中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心研究員孫向南團隊在有機自旋電子學(xué)研究方面取得進展。該團隊基于電光補償策略,實現(xiàn)了室溫下有機自旋電子學(xué)器件磁響應(yīng)信號的寬范圍調(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)信號的器件頗有應(yīng)用價值。有機半導(dǎo)體具有獨特的超長自旋壽命和豐富的光電特性,被認為是研發(fā)此類器件的理想候選材料。目前,有機自旋器件受限于有限的設(shè)計策略,磁流比通常低于10%,限制了其多功能應(yīng)用。

該團隊通過光-電-磁復(fù)合場協(xié)同調(diào)控有機半導(dǎo)體中的載流子輸運、自旋相關(guān)反應(yīng)和光生載流子動力學(xué),實現(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自旋器件于室溫下展現(xiàn)出高達+13200%的正磁流比和?10600%的負磁流比,并可在此范圍內(nèi)精確調(diào)控。同時,光-電-磁復(fù)合場協(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、磁場和機械柔性等多個可控參數(shù)集成到一個器件中,激活了室溫多功能應(yīng)用。該器件可作為高靈敏度磁場傳感器、復(fù)合磁場傳感器、磁電流逆變器和磁控人工突觸等。這為設(shè)計高性能多功能器件提供了新思路。

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

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有機自旋器件結(jié)構(gòu)、電光補償機理示意圖及磁響應(yīng)信號展示