【儀表網 研發快訊】作為自旋電子學的新興分支之一，有機自旋電子學器件具有成本低、可溶液加工、重量輕、可化學裁剪等特點。有機自旋電子學器件將有機分子獨特的優點與自旋調控相結合，帶來了新材料、新架構和新機制，并為下一代高性能量子器件提供了新的研發路線。對自旋界面進行設計和優化是提高有機自旋閥器件性能的重要技術手段。現階段，調控自旋界面的主要方法包括化學工程、改變有機分子種類等非原位技術，而對于自旋界面的原位、非破壞性調控則鮮有報道，限制了有機自旋電子學的理論研究和實際應用。
中國科學院院士沈保根帶領的寧波材料技術與工程研究所研究團隊，聯合中國科學院物理研究所研究員胡鳳霞團隊、天津大學教授胡文平團隊，將應變電子學與有機自旋電子學相結合，首次構筑了具有帶有柵極結構的聚合物自旋閥器件，獲得了高達281%的磁電阻。器件的工作狀態可以通過柵極電壓實現原位調控，進而在單一器件中創造出10個穩定工作態，大幅增加傳統自旋閥器件的存儲密度。進一步，分析表明，器件的大磁電阻和高可調諧性來源于有機/無機體系中獨特的自旋界面效應。
這一研究展示了有機自旋閥在信息存儲和處理方面的潛力，揭示了自旋界面對于自旋相關效應的獨特放大作用，并提出了基于自旋界面在高性能自旋電子學器件中實現高效控制的新思路。
相關研究成果以Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve為題，發表在《先進材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項的支持。
(a)有機自旋閥結構示意圖、(b)自旋界面作用機制、(c)利用柵電壓實現多態調控
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