寧波材料所在有機(jī)自旋電子學(xué)領(lǐng)域取得進(jìn)展
作為自旋電子學(xué)的一個(gè)新興分支，有機(jī)自旋電子學(xué)器件具有成本低、可溶液加工、重量輕、可化學(xué)裁剪等特點(diǎn)，它將有機(jī)分子獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與自旋調(diào)控相結(jié)合，在帶來(lái)新材料、新架構(gòu)和新機(jī)制的同時(shí)，也為下一代高性能量子器件提供了新的研發(fā)路線。對(duì)自旋界面進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化是提高有機(jī)自旋閥器件性能的一個(gè)重要技術(shù)手段。在現(xiàn)階段，調(diào)控自旋界面的主要方法是諸如化學(xué)工程、改變有機(jī)分子的種類(lèi)等非原位技術(shù)，而對(duì)于自旋界面的原位、非破壞性調(diào)控則鮮有報(bào)道，這限制了有機(jī)自旋電子學(xué)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。
為解決上述問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所磁性材料應(yīng)用技術(shù)研究中心在沈保根院士的帶領(lǐng)下與天津大學(xué)胡文平教授團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院物理研究所胡鳳霞研究員團(tuán)隊(duì)合作，將應(yīng)變電子學(xué)與有機(jī)自旋電子學(xué)相結(jié)合，首次構(gòu)筑了具有帶有柵極結(jié)構(gòu)的聚合物自旋閥器件，并在其中獲得了高達(dá)281%的磁電阻。器件的工作狀態(tài)可以通過(guò)柵極電壓實(shí)現(xiàn)原位調(diào)控，進(jìn)而在單一器件中創(chuàng)造出10個(gè)穩(wěn)定工作態(tài)，大幅度增加傳統(tǒng)自旋閥器件的存儲(chǔ)密度。進(jìn)一步分析表明，器件的大磁電阻和高可調(diào)諧性來(lái)源于有機(jī)/無(wú)機(jī)體系中獨(dú)特的自旋界面效應(yīng)。本工作展示了有機(jī)自旋閥在信息存儲(chǔ)和處理方面的巨大潛力，揭示了自旋界面對(duì)于自旋相關(guān)效應(yīng)的獨(dú)特放大作用，并提出了一種基于自旋界面在高性能自旋電子學(xué)器件中實(shí)現(xiàn)高效控制的新思路。
相關(guān)成果以“Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve”為題發(fā)表在Advanced Materials（論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202416629）。寧波材料所博士后張丞為第一作者，天津大學(xué)丁帥帥副教授、物理研究所胡鳳霞研究員與寧波材料所沈保根院士為共同通訊作者。本工作得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、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(zhuān)項(xiàng)支持。
圖1 (a)有機(jī)自旋閥結(jié)構(gòu)示意圖，(b)自旋界面作用機(jī)制，(c)利用柵電壓實(shí)現(xiàn)多態(tài)調(diào)控
（磁性材料應(yīng)用技術(shù)研究中心 張丞）
?