8188www威尼斯柔性有機(jī)光電實(shí)驗(yàn)室在有機(jī)自旋電子學(xué)領(lǐng)域取得新進(jìn)展
【 發(fā)布日期：2018-07-03 | 點(diǎn)擊：】
（通訊員 石勝偉）有機(jī)自旋電子學(xué)是有機(jī)半導(dǎo)體領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新興方向，也是一個(gè)必然過(guò)程。最先發(fā)展起來(lái)并且現(xiàn)在仍然研究較多的有機(jī)電子學(xué)，包括有機(jī)發(fā)光二極管、有機(jī)太陽(yáng)能電池、有機(jī)薄膜晶體管等等，主要是利用了電子的電荷特性，顧名思義，有機(jī)自旋電子學(xué)研究的除了電子的電荷特性之外，更重要的是電子的自旋特性，而電子自旋的研究相對(duì)于電荷來(lái)說(shuō)難度更大，因此它的發(fā)展也是最晚的。有機(jī)自旋電子學(xué)器件的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是鐵磁電極/有機(jī)的界面非常復(fù)雜，而界面對(duì)于實(shí)現(xiàn)載流子的自旋極化注入和傳輸至關(guān)重要。
近期，世界知名出版社Wiley的學(xué)術(shù)期刊Advanced Electronic Materials報(bào)道了我校8188www威尼斯柔性有機(jī)光電實(shí)驗(yàn)室工大學(xué)者特聘教授石勝偉博士在鐵磁/有機(jī)雜化界面的相關(guān)研究工作《11,11,12,12-Tetracyanonaphtho-2,6-quinodimethane in Contact with Ferromagnetic Electrodes for Organic Spintronics》，DOI鏈接：。這項(xiàng)工作正是針對(duì)有機(jī)自旋電子學(xué)器件中的鐵磁/有機(jī)界面進(jìn)行研究。其中我校為第一作者和通訊單位，國(guó)內(nèi)合作單位還有南京工業(yè)大學(xué)、華南理工大學(xué)，國(guó)外合作單位包括瑞典、意大利和西班牙等幾家大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)。
作者采用了一種具有強(qiáng)電子受體的平面結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子11,11,12,12-Tetracyanonaphtho-2,6-quinodimethane（TNAP）作為界面層，設(shè)想是把該分子引入到鐵磁電極和有機(jī)半導(dǎo)體層之間，通過(guò)鐵磁表面和極性分子之間的相互作用和能級(jí)雜化，以改善載流子的注入和自旋取向，從而提高有機(jī)自旋電子學(xué)器件的性能。作者采用現(xiàn)代的表面分析技術(shù)包括光電子能譜和同步輻射，研究了鐵磁和TNAP分子界面的電子結(jié)構(gòu)信息，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)由于強(qiáng)受體分子TNAP的存在，使得鐵磁電極表面的功函數(shù)顯著增加，有利于空穴載流子的注入，此外，通過(guò)X射線近邊吸收譜和X射線磁圓二色譜發(fā)現(xiàn)，TNAP分子中存在著鐵磁誘導(dǎo)極化現(xiàn)象，這意味著載流子在流經(jīng)TNAP界面層的時(shí)候，帶有自旋極化的信息，也即載流子能夠保持較好的自旋取向通過(guò)界面進(jìn)入有機(jī)半導(dǎo)體層，這對(duì)于自旋電子器件非常重要。
之前，作者在Wiley出版社的另一個(gè)知名期刊Advanced Functional Materials（影響因子12）上已經(jīng)對(duì)Co/TNAP界面作了首創(chuàng)性地介紹，而此次是基于TNAP分子的一個(gè)拓展的系統(tǒng)報(bào)道，這種有機(jī)分子在一系列鐵磁電極表面具有雜化現(xiàn)象，包括鐵磁金屬（鐵、鈷、鎳）、鐵磁合金以及鐵磁氧化物等，但是由于不同鐵磁電極的表面活性不同，使得界面的相互作用和能級(jí)雜化效果是不一樣的。此外，鐵磁電極在外加磁場(chǎng)作用下對(duì)于有機(jī)分子具有誘導(dǎo)磁化影響，而反過(guò)來(lái)有機(jī)分子對(duì)于鐵磁電極中元素的磁矩有反作用，從器件應(yīng)用角度，既要在鐵磁/有機(jī)界面處具有較強(qiáng)的自旋極化注入，鐵磁電極還要保持較好的磁性。所以該研究對(duì)于如何選擇界面提高有機(jī)自旋電子器件的性能具有重要的指導(dǎo)意義。
本項(xiàng)工作中的光電子能譜方面的工作主要在瑞典林雪平大學(xué)Mats Fahlman教授的表面物理與化學(xué)課題組完成，而同步輻射方面的工作在瑞典國(guó)家同步輻射中心完成，同時(shí)作者與意大利CNR-ISMN的V.A.Dediu教授以及西班牙CiC NnaoGune研究所的Luis Hueso教授在本項(xiàng)目上具有非常緊密的合作，Dediu教授是世界上有機(jī)自旋電子學(xué)領(lǐng)域的鼻祖，他首先發(fā)明了有機(jī)自旋閥器件，從而推動(dòng)了有機(jī)自旋電子學(xué)的發(fā)展。Fahlman教授是有機(jī)電子器件中最早重視和開(kāi)展界面研究的科學(xué)家之一，在領(lǐng)域內(nèi)具有重要的影響力。今后各方還將在本領(lǐng)域內(nèi)繼續(xù)加強(qiáng)合作和交流。
