【仪表网 研发快讯】作为自旋电子学的一个新兴分支，有机自旋电子学器件具有成本低、可溶液加工、重量轻、可化学裁剪等特点，它将有机分子独特的优点与自旋调控相结合，在带来新材料、新架构和新机制的同时，也为下一代高性能量子器件提供了新的研发路线。对自旋界面进行设计和优化是提高有机自旋阀器件性能的一个重要技术手段。在现阶段，调控自旋界面的主要方法是诸如化学工程、改变有机分子的种类等非原位技术，而对于自旋界面的原位、非破坏性调控则鲜有报道，这限制了有机自旋电子学的理论研究和实际应用。
为解决上述问题，中国科学院宁波材料技术与工程研究所磁性材料应用技术研究中心在沈保根院士的带领下与天津大学胡文平教授团队、中国科学院物理研究所胡凤霞研究员团队合作，将应变电子学与有机自旋电子学相结合，首次构筑了具有带有栅极结构的聚合物自旋阀器件，并在其中获得了高达281%的磁电阻。器件的工作状态可以通过栅极电压实现原位调控，进而在单一器件中创造出10个稳定工作态，大幅度增加传统自旋阀器件的存储密度。进一步分析表明，器件的大磁电阻和高可调谐性来源于有机/无机体系中独特的自旋界面效应。本工作展示了有机自旋阀在信息存储和处理方面的巨大潜力，揭示了自旋界面对于自旋相关效应的独特放大作用，并提出了一种基于自旋界面在高性能自旋电子学器件中实现高效控制的新思路。
相关成果以“Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve”为题发表在Advanced Materials(论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202416629)。宁波材料所博士后张丞为第一作者，天津大学丁帅帅副教授、物理研究所胡凤霞研究员与宁波材料所沈保根院士为共同通讯作者。本工作得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项支持。
图1 (a)有机自旋阀结构示意图，(b)自旋界面作用机制，(c)利用栅电压实现多态调控
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