《有機小分子/鐵磁電極自旋界面磁學性質及機理的研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由曹亮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機小分子/鐵磁電極自旋界面磁學性質及機理的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：曹亮
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
有機分子/磁性表面自旋界面中有機分子表現出獨特的磁學性能，甚至是室溫鐵磁性，為室溫有機自旋電子學器件的最佳化以及新型分子自旋電子學器件的設計開闢了新的道路。自旋界面是有機自旋電子學領域的一個研究熱點。然而，人們對界面處有機分子高溫磁性及機理仍不明確。本項目利用強磁場下物理性質測量平台對有機分子/鐵磁電極自旋界面磁性和磁電阻效應進行研究。為探究界面處分子獨特磁學性質的來源及影響因素，本項目針對有機分子與磁性襯底異質界面的形成過程，利用基於同步輻射的X射線磁圓二色譜、光電子能譜、X射線近邊吸收精細結構譜、芯能級空穴時鐘譜等先進的譜學技術對有機分子/磁性襯底異質界面處磁化學相互作用、化學相互作用、電子結構以及界面電荷轉移動力學進行系統地、原位地研究。另外，結合電子結構、自旋電子轉移動力學和磁阻結果，考察自旋注入/探測的機理。
結題摘要
在有機自旋電子學器件(如自旋閥)中，有機分子/磁性電極異質界面是普遍存在的。明確界面特性，如電子結構、分子取向和相互作用等，與器件性能之間的構效關係，揭示器件中自旋注入和探測機理，將對器件的設計和結構最佳化有重要指導意義。 本研究藉助強磁場下的物理性質測量平台和基於同步輻射的多種譜學技術對有機分子/功能襯底異質界面的磁性、界面相互作用、電子結構、分子取向和器件性能進行了研究。研究結果表明：(1)有機自旋電子學器件中，自旋散射主要發生在有機分子/鐵磁電極異質界面。(2)降低異質界面電荷注入勢壘，能有效提高相應器件的工作效率。(3)磁性功能材料的磁性受到填隙原子和空位缺陷的影響。(4)有機分子與功能性襯底之間的化學相互作用能有效鈍化襯底的缺陷位，進而降低界面處電荷注入勢壘，提升相應器件的工作效率。(5)除了強相互作用，有機分子和金屬襯底之間的范德華相互作用(偶極-偶極相互作用)和分子取向影響界面電子結構，進而影響器件的性能。其中范德華相互作用起主導作用。這些結果充分說明有機分子/功能襯底異質界面的磁性、界面相互作用、電子結構和分子取向之間不是獨立的，而是相互依賴的。一方面，它們協同作用決定電子學器件的性能。另一方面，界面工程成為最佳化電子學器件性能的重要途徑。 有機無機雜化鈣鈦礦薄膜具有高的光電轉化效率(＞24%)，是一種“明星光電材料”。本項目拓展了其在自旋電子學器件中的套用。基於有機無機雜化鈣鈦礦薄膜/磁性電極的自旋閥器件具有~0.57%@10K的磁電阻效應。雖然，自旋的注入和傳輸機理仍不明確。但是，該研究結果較早的揭示了自旋可以注入到有機無機雜化鈣鈦礦薄膜，在薄膜中傳輸並被另一電極探測，為開發新型光電功能自旋電子學器件奠定了實驗基礎。 項目對有機單晶的磁學性能進行拓展研究。研究結果表明有機分子單晶具有低維量子磁性，在新型量子信息處理和量子計算機中有潛在套用。
