中科院在有机半导体自旋传输研究中取得新进展

中科院在有机半导体自旋传输研究中取得新进展,第1张

近期,中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究人员在聚合物半导体自旋流探测及其薄膜结构-自旋传输性能关系研究中取得新进展,相关研究成果在美国化学会(ACS)旗下期刊《ACS应用材料和界面》(ACS App lied Materials &Interfaces)上在线发表。

有机半导体材料具有微弱自旋-轨道耦合和超精细相互作用,可作为有前途的自旋极化传输介质,因此寻找新型有机自旋电子材料、 探索 其自旋极化传输过程和机制具有重要意义。此前这方面研究大多通过制备有机自旋阀器件来测量携带着自旋极化的电子传输,但存在铁磁/半导体界面的电导失配等问题,严重制约了对有机半导体自旋传输特性定量深入研究。近年来,自旋泵浦激发和探测纯自旋流(不伴随净电荷电流)由于能克服界面电导失配问题,逐渐成为 探索 半导体材料本征自旋传输性质的有力手段。

强磁场中心张发培课题组与研究员童伟合作,采用铁磁共振(FMR)自旋泵浦技术 结合 逆自旋Hall效应(ISHE)测量,研究了新型聚合物半导体PBDTTT-C-T的自旋极化传输特性。他们通过设计一种适合低噪声电压测量的样品架,在NiFe/聚合物/Pt三明治结构中探测到清晰的ISHE信号,通过测量ISHE电压随PBDTTT层厚度的变化,观察到PBDTTT层中纯自旋流传输和长的自旋驰豫时间。

令人吃惊的是,研究人员首次利用半导体/绝缘体聚合物共混薄膜作为自旋极化传输介质,在低含量PBDTTT与绝缘的聚苯乙烯(PS)形成的共混薄膜中,仍能测量到很强的ISHE电压信号,并发现共混薄膜的自旋扩散长度和载流子迁移率相对于“纯”PBDTTT薄膜有显著的提高。他们通过综合性薄膜微结构测量发现,PBDTTT骨架链bundle在绝缘的PS基体中形成相互连通的纳米细丝网络,构成 贯穿 薄膜的快速电荷传导通路,可以解释共混薄膜更高的电荷和自旋传输能力。此外,还发现PBDTTT的自旋扩散长度具有弱的温度依存性,与基于自旋-轨道耦合的自旋弛豫机制一致。

这些结果清楚地表明,有机半导体的薄膜结构特性,如分子取向和堆积方式以及薄膜形貌等,对其自旋传输性能有关键性的影响。该工作对理解有机半导体自旋极化传输微观过程和机制有重要意义,并为寻找低成本、高性能有机自旋电子材料提供新途径。

该项研究获得国家自然科学基金项目以及国家重点研发项目的支持。

文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b16602

图(a) Py/PBDTTT-C-T/Pt三明治结构器件上ISHE效应的产生,(b) 该器件所测的总电压谱(随磁场变化)及其退卷积。其中VLorentz对应于ISHE电压,(c) ISHE电压分别随PBDTTT-C-T介质层和PBDTTT/PS共混膜介质层厚度的变化。由此推算出聚合物薄膜不同的自旋扩散长度ls。

帮你找了几篇类似综述一样的文章,要的话联系我吧(点我可见)。

【篇名】有机半导体研究进展 CAJ原文下载PDF原文下载

【作者】 袁仁宽. 沈今楷. 孔凡.

【刊名】固体电子学研究与进展2003年01期编辑部Email

《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊

【机构】 南京大学物理系. 南京大学物理系 210093 .

【关键词】有机半导体. 有机发光二极管. 聚合物半导体. 有机晶体. 孤子.

【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献

【摘要】 1977年人们发现通过掺杂可以使聚乙炔膜的电导率提高 1 2个量级 ,由绝缘体变成导体 ,从此掀起了有机半导体的研究热潮。其研究工作包括有机高分子材料、有机小分子材料和有机分子晶体材料的电学、光学等性质。有机半导体中的载流子除了电子和空穴外 ,还有孤子、极化子等。人们已经获得低温迁移率高达 1 0 5cm2 /V.s的高质量有机半导体晶体 ,在其中观察到量子霍尔效应 ,并用其制成有机半导体激光器。如今有机半导体彩色显示屏已进入实用阶段。

【光盘号】 INFO0306

【篇名】有机半导体:无限的可能 CAJ原文下载PDF原文下载

【刊名】现代制造2005年24期编辑部Email

CJFD收录期刊

【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献

【摘要】 有机半导体能够支持一些全新的电子设备,从计算机制衣到可折叠显示器等,都具有很大的发展潜力。有机半导体预示着新一代显示器,标签和油墨的到来。

【光盘号】 SCTC0512S2

【篇名】有机半导体复合光导材料与器件的研究与发展 CAJ原文下载PDF原文下载

【作者】 张翔宇. 汪茫. 陈红征. 阙端麟.

【刊名】自然科学进展1999年07期编辑部Email

《中文核心期刊要目总览》来源期刊 “中国期刊方阵”入选期刊 ASPT来源刊 CJFD收录期刊

【机构】 浙江大学高分子科学与材料研究所硅材料国家重点实验室. 浙江大学高分子科学与材料研究所硅材料国家重点实验室 杭州 310027 .

【关键词】有机半导体. 有机光导体. 复合材料.

【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献

【摘要】 通过不同结构、不同组成、不同功能的光导材料的复合,可以得到功能的协同增强、优化以及互补效应。采用分子内复合和分子间复合的方法,可以制备在可见光和近红外区域均有很高光敏性的新型有机光导材料。同时,研制使材料与器件交叉渗透,结合为一体的单层有机光导体,可大大地降低生产成本。

【光盘号】 SCTA99S5

【篇名】值得关注的有机光伏电池材料 CAJ原文下载PDF原文下载

【作者】 孙景志. 汪茫. 周雪琴. 王植源.

【刊名】材料导报2002年02期编辑部Email

ASPT来源刊 CJFD收录期刊

【机构】 浙江大学材料与化工学院高分子系. 加拿大Carleton大学化学系 浙江大学硅材料国家重点实验室. 杭州 310027 .

【关键词】有机半导体. 光电池. 复合材料. 聚集态结构. 激发态.

【聚类检索】 同类文献 引用文献 被引用文献

【摘要】 评述了近十年来有机光电池材料研究的最新进展,强调了材料复合对设计有机光伏电池的重要性,指出了有机半导体材料的分子聚集态结构与材料凝聚态结构的调控在改善器件性能上发挥的决定性作用,揭示了激发态过程与激发态性质的研究在提高光电转换效率上的意义,分析了有机光电池材料的发展前景。

【光盘号】 SCTB02S1

化合物半导体多指晶态无机化合物半导体,即是指由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物,并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。

高性能有机半导体材料是有机光电器件的核心组成部分,是有机光电器件应用的基础。近期,中国科学院上海有机化学研究所有机功能分子合成与组装化学重点实验室李洪祥课题组在新型高性能有机半导体材料方面取得了系列进展。

针对目前高性能n-型有机半导体缺乏的现状和面临的挑战,李洪祥课题组在前期噻吩醌式n-型有机半导体研究的基础上(Chem. Mater. 2011, 23, 1204Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2277Chem. Mater. 2014, 26, 5782),在噻吩醌式分子中引入呋喃结构单元,首次合成了呋喃-噻吩醌式n-型有机半导体分子。该化合物显示了高的电子迁移率,其溶液法制备的晶体管器件迁移率高达7.7 cm2/Vs。单晶结构和薄膜XRD结果显示呋喃-噻吩醌式分子在薄膜中呈面对面(face-to-face)的π-π堆积,且π-π堆积的方向与载流子传输方向一致。上述结果表明呋喃-噻吩醌式分子是一类优异的高性能n-型有机半导体(Advanced Materials, 2016, 28, 5949)。http://ic.big-bit.com/news/241990.html


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