【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，國家納米科學(xué)中心孫向南研究員團隊在有機自旋電子學(xué)領(lǐng)域取得重要進展，基于開發(fā)的電光補償策略實現(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，在線發(fā)表于Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.202417995)。
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)信號的器件具有重要的應(yīng)用價值，尤其是在先進傳感、數(shù)據(jù)存儲和多功能技術(shù)中。有機半導(dǎo)體因其獨特的超長自旋壽命和豐富的光電特性，被認為是實現(xiàn)此類器件的理想候選材料。然而，目前的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%，嚴重限制了其多功能應(yīng)用潛力。
針對這一挑戰(zhàn)，孫向南研究團隊通過光-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)，成功實現(xiàn)了器件磁流比的任意調(diào)制。在柔性襯底上制作的有機自旋器件在室溫下表現(xiàn)了高達+13200%的正磁流比和−10600%的負磁流比，并可以在此范圍內(nèi)精確調(diào)控。此外，該光-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。通過將光、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。這些發(fā)現(xiàn)為設(shè)計高性能、多功能的器件提供了新思路，對未來的自旋相關(guān)技術(shù)具有廣泛的意義。
國家納米科學(xué)中心博士生孟珂、國家納米科學(xué)中心與北京工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生李敏和郭立丹副研究員為論文共同第一作者，孫向南研究員為通訊作者。該工作得到國家自然科學(xué)基金原創(chuàng)項目、面上項目、青年項目，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項、北京市自然科學(xué)基金、北京市科技新星計劃、中國博士后科學(xué)基金會和中國科學(xué)院引才計劃的資助。
圖. 有機自旋器件結(jié)構(gòu)、電光補償機理示意圖以及磁響應(yīng)信號展示
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