作為自旋電子學(xué)的新興分支之一，有機自旋電子學(xué)器件具有成本低、可溶液加工、重量輕、可化學(xué)裁剪等特點。有機自旋電子學(xué)器件將有機分子獨特的優(yōu)點與自旋調(diào)控相結(jié)合，帶來了新材料、新架構(gòu)和新機制，并為下一代高性能量子器件提供了新的研發(fā)路線。對自旋界面進行設(shè)計和優(yōu)化是提高有機自旋閥器件性能的重要技術(shù)手段。現(xiàn)階段，調(diào)控自旋界面的主要方法包括化學(xué)工程、改變有機分子種類等非原位技術(shù)，而對于自旋界面的原位、非破壞性調(diào)控則鮮有報道，限制了有機自旋電子學(xué)的理論研究和實際應(yīng)用。
 

　　中國科學(xué)院院士沈保根帶領(lǐng)的寧波材料技術(shù)與工程研究所研究團隊，聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所研究員胡鳳霞團隊、天津大學(xué)教授胡文平團隊，將應(yīng)變電子學(xué)與有機自旋電子學(xué)相結(jié)合，首次構(gòu)筑了具有帶有柵極結(jié)構(gòu)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(tài)可以通過柵極電壓實現(xiàn)原位調(diào)控，進而在單一器件中創(chuàng)造出10個穩(wěn)定工作態(tài)，大幅增加傳統(tǒng)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(diào)諧性來源于有機/無機體系中獨特的自旋界面效應(yīng)。
 

　　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(guān)效應(yīng)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(xué)器件中實現(xiàn)高效控制的新思路。
 

　　相關(guān)研究成果以Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve為題，發(fā)表在《先進材料》(Advanced Materials)上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持。
 

　　(a)有機自旋閥結(jié)構(gòu)示意圖、(b)自旋界面作用機制、(c)利用柵電壓實現(xiàn)多態(tài)調(diào)控