有機磁電阻的機理研究

《有機磁電阻的機理研究》是依託復旦大學，由吳長勤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：有機磁電阻的機理研究
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳長勤

項目摘要

有機磁效應作為有機自旋電子學套用的一個重要現象近年來受到了廣泛的關注。與無機材料中磁效應完全不同的諸多特性，使得對其機理的研究成為了當前國際上研究的重點和難點。有機磁效應主要包括有機自旋閥效應和有機磁電阻現象，前者主要是有機/鐵磁界面的現象，而後者是純有機的非磁材料現象。本項目將針對後者，著重探討有機磁電阻的物理機理，擬從多個方面入手，完整而系統地研究有機磁電阻的內在機理。這些方面囊括了可能影響有機磁電阻的各種主要因素，包括超精細相互作用起何種作用、溫度為什麼不會湮沒磁效應、激子及發光對磁阻的影響等等。本項目將結合已有的實驗事實，希望從唯象和微觀兩個角度同時入手，通過建立合理的物理模型，提出新的物理見解，對一些關鍵性的問題和實驗現象給出合理的解釋；與實驗合作，預言及證實更多的實驗現象以完善理論模型及物理機理的認識；從而得到對有機磁電阻物理機理的全面理解；為有機自旋電子學套用打下重要基礎。

結題摘要

有機磁效應作為有機自旋電子學套用的一個重要現象近年來受到了廣泛的關注。與無機材料中磁效應完全不同的諸多特性，使得對其機理的研究成為了當前國際上研究的重點和難點。本項目著重探討有機磁電阻的物理機理，基於有機材料電荷傳輸的特性－電荷傳輸的非相干分子間躍遷和有機分子中自旋很長的退相干時間，證明有機磁場效應就是來源於這電荷的非相干躍遷和自旋長時間相干特性的結合，導出自旋相互作用對電荷非相干躍遷的明顯影響，從而得到磁場對電荷輸運（以及電致發光）的影響；我們的結果顯示大磁場的Lorentz飽和和極小磁場的磁效應變號是一普遍現象，與模型參數關係不大，這與在實驗中大量不同有機大分子和小分子都得到類似結果相一致；另外基於這一機理，可以得到與實驗相一致的超精細相互作用引起的同位數效應，也可以理解溫度為何不會湮沒磁效應等等。在前期與實驗合作的基礎上，提出並得到實驗證實可以用電致發光的磁場效應來辨識有機光電器件中電荷載流子和光子轉化的微觀物理過程－是長程的Foerster能量轉移，還是短程電荷束？有機磁場效應在不同的器件條件下，有不同的表現，我們進一步採用唯像與微觀過程相結合的有機光伏器件模型研究了有機光電器件的載流子傳輸與器件內在或外部結構的聯繫，包括器件退化機制、表面損失機理、表面激子解體過程、和記憶器件模型等，對有機器件的物理過程有更深入的了解。有機磁場效應的研究揭示相干和非相干過程結合的重要作用，而有機晶體中的電荷輸運中也同時呈現這兩者特性－載流子電荷的局域性和電荷遷移率的能帶傳輸性。我們的研究試圖通過退相干時間的考慮來統一地描述載流子的相干和非相干輸運，從而使電荷傳輸既保持電荷的局域性，又具能帶傳輸特性，即遷移率隨溫度上升而下降；研究了環境作用引起的耗散動力學和電子的關聯效應等。