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作為自旋電子學(xué)的新興分支之一，有機(jī)自旋電子學(xué)器件具有成本低、可溶液加工、重量輕、可化學(xué)裁剪等特點(diǎn)。有機(jī)自旋電子學(xué)器件將有機(jī)分子獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與自旋調(diào)控相結(jié)合，帶來了新材料、新架構(gòu)和新機(jī)制，并為下一代高性能量子器件提供了新的研發(fā)路線。對自旋界面進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化是提高有機(jī)自旋閥器件性能的重要技術(shù)手段?，F(xiàn)階段，調(diào)控自旋界面的主要方法包括化學(xué)工程、改變有機(jī)分子種類等非原位技術(shù)，而對于自旋界面的原位、非破壞性調(diào)控則鮮有報(bào)道，限制了有機(jī)自旋電子學(xué)的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。

中國科學(xué)院院士沈保根帶領(lǐng)的寧波材料技術(shù)與工程研究所研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院物理研究所研究員胡鳳霞團(tuán)隊(duì)、天津大學(xué)教授胡文平團(tuán)隊(duì)，將應(yīng)變電子學(xué)與有機(jī)自旋電子學(xué)相結(jié)合，首次構(gòu)筑了具有帶有柵極結(jié)構(gòu)的聚合物自旋閥器件，獲得了高達(dá)281%的磁電阻。器件的工作狀態(tài)可以通過柵極電壓實(shí)現(xiàn)原位調(diào)控，進(jìn)而在單一器件中創(chuàng)造出10個(gè)穩(wěn)定工作態(tài)，大幅增加傳統(tǒng)自旋閥器件的存儲密度。進(jìn)一步，分析表明，器件的大磁電阻和高可調(diào)諧性來源于有機(jī)/無機(jī)體系中獨(dú)特的自旋界面效應(yīng)。

這一研究展示了有機(jī)自旋閥在信息存儲和處理方面的潛力，揭示了自旋界面對于自旋相關(guān)效應(yīng)的獨(dú)特放大作用，并提出了基于自旋界面在高性能自旋電子學(xué)器件中實(shí)現(xiàn)高效控制的新思路。

相關(guān)研究成果以Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve為題，發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的支持。

論文鏈接

（a）有機(jī)自旋閥結(jié)構(gòu)示意圖、（b）自旋界面作用機(jī)制、（c）利用柵電壓實(shí)現(xiàn)多態(tài)調(diào)控