【儀表網 研發快訊】近日，國家納米科學中心孫向南研究員團隊在有機自旋電子學領域取得重要進展，基于開發的電光補償策略實現了室溫下有機自旋電子學器件磁響應信號的寬范圍調控及器件的多功能性應用。相關研究成果以Room-Temperature Organic Spintronic Devices with Wide Range Magnetocurrent Tuning and Multifunctionality via Electro-Optical Compensation Strategy為題，在線發表于Advanced Materials(DOI: 10.1002/adma.202417995)。
在自旋電子學領域，能夠在室溫下表現出大范圍可調的磁響應信號的器件具有重要的應用價值，尤其是在先進傳感、數據存儲和多功能技術中。有機半導體因其獨特的超長自旋壽命和豐富的光電特性，被認為是實現此類器件的理想候選材料。然而，目前的有機自旋器件受限于有限的設計策略，磁流比通常低于10%，嚴重限制了其多功能應用潛力。
針對這一挑戰，孫向南研究團隊通過光-電-磁復合場協同調控有機半導體中的載流子輸運、自旋相關反應和光生載流子動力學，成功實現了器件磁流比的任意調制。在柔性襯底上制作的有機自旋器件在室溫下表現了高達+13200%的正磁流比和−10600%的負磁流比，并可以在此范圍內精確調控。此外，該光-電-磁復合場協同調控策略在不同類型的器件中均表現出良好的普適性。通過將光、偏置、磁場和機械柔性等多個可控參數集成到一個器件中，激活了室溫多功能應用，該器件可作為高靈敏度磁場傳感器、復合磁場傳感器、磁電流逆變器和磁控人工突觸等。這些發現為設計高性能、多功能的器件提供了新思路，對未來的自旋相關技術具有廣泛的意義。
國家納米科學中心博士生孟珂、國家納米科學中心與北京工業大學聯合培養博士生李敏和郭立丹副研究員為論文共同第一作者，孫向南研究員為通訊作者。該工作得到國家自然科學基金原創項目、面上項目、青年項目，中國科學院戰略性先導專項、北京市自然科學基金、北京市科技新星計劃、中國博士后科學基金會和中國科學院引才計劃的資助。
圖. 有機自旋器件結構、電光補償機理示意圖以及磁響應信號展示
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