天津大学理学院化学系胡文平

chandler

有机材料为自旋电子学的发展提供了广阔的前景，使分子自旋电子学成为一个具有无限生命力的领域。基于分子自旋电子学中最基本和广泛研究的垂直自旋阀器件结构，本文讨论了在该类型器件中实现可信制备与性能评估的挑战和策略。在有机自旋阀器件中，存在于铁磁电极和有机物之间的两个自旋界面极大程度上决定了整个器件的性能。探索有机体系中自旋界面的性质，对于在分子尺度上理解自旋相关机理和提高自旋电子学器件性能具有重要意义。如文中第2节所述，导致垂直结构有机自旋阀器件性能不稳定的两个因素分别为底部界面的铁磁电极退化和顶部界面的金属渗透。这种不稳定的工作状态也导致了自旋相关参数评估的困难。除了渗透导致的“死层”问题外，同时出现的多重磁电阻响应机制也会导致对自旋阀效应的误判。因此，有必要仔细区分磁电阻响应和自旋相关效应的来源。在第3节中，作者从三个方面提出了优化器件性能的可信制备策略：（1）根据器件设计需求，合理选择底部铁磁电极；（2）优选可以获得较大自旋扩散长度的有机半导体传输层；（3）通过改进制备工艺防止顶部铁磁金属电极渗透。在第4节中，我们首先阐述了有机自旋阀器件中广泛使用的评价测试手段。同时提出了可能影响有机自旋阀器件性能评估的干扰因素。最后，我们展望了基于有机材料的自旋电子器件的发展前景。

天津大学胡文平教授课题组与湖南大学田园副教授在有机自旋阀器件的制备、表征、优化、评估等方面有着丰富的研究经验。基于有机自旋阀器件，以“发现自旋界面问题(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 15644)－提出可信制备策略(ACS Nano, 2018, 12, 12657)－完善测量评估方法(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 11654)”为思路展开了系统性研究工作，形成了完整的研究体系。特别地，课题组合作开发的基于磁性转移电极技术的聚合物自旋阀制备工艺(ACS Nano, 2018, 12, 12657)已一定程度上成功实现了自旋阀器件的快速可信制备，为兼容高温敏感易损伤的大面积有机晶态膜器件制备提供了关键的参考技术方案。相关内容和可信有机自旋阀器件制备与评估的进展以“Cornerstone of molecular spintronics: strategies for reliable organic spin valves”为题目发表在Nano Research上，文章第一作者为天津大学理学院、分子光电科学重点实验室预聘教师丁帅帅博士；通讯作者为胡文平教授和田园副教授。