自旋在有机半导体中的输运

摘要

当前的微电子器件主要是通过控制半导体中载流子的电荷来存储、处理和传输信息,电子的自旋自由度长期在这些应用中被忽略。自旋电子学主要是研究与载流子的自旋相关的各种现象和效应,为在微电子器件中集成这些自旋效应,产生各种更新更强的功能的自旋器件奠定基础。有机半导体材料由于自旋轨道作用和超精细作用很弱,自旋扩散长度被认为很长,因而是一种具有很强应用潜力的自旋电子材料。最近,我们研究组首次成功的在低温下,以有机材料Alq_3作为中间层,La_(2/3)Sr_(1/3)MnO_3(LSMO)和Co分别作为两个电极的三明治结构中,低温下获得了高达40%的巨磁电阻效应。磁电阻随有机材料厚度的增加指数衰减,根据修正后的Jullierre模型,自旋扩散长度估计为约45nm。另外,巨磁电阻效应随温度的升高而降低,在温度较高时,样品除了有巨磁电阻效应之外,还明显表现出一种物理机理完全不同的高场磁电阻效应,电阻随磁场的增加而持续降低。为了进一步研究这种高场磁电阻效应的物理机理,我们制备了仅有一个铁磁性电极的有机发光二极管LSMO/有机/Al器件,实验结果表明高场磁阻效应与有机材料和制备方法无关,同时,发光器件的电致发光效应随磁场的增大而...