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合肥研究院在无机半导体自旋传输研究中取得停顿

2020-01-14 合肥物质迷信研究院
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  近期,中国迷信院合肥物质迷信研究院强磁场迷信中间研究人员在聚合物半导体的自旋流探测及其薄膜构造-自旋传输性能关系研究中取得新停顿,相干研究成果在美国化学会(ACS)旗下期刊《ACS应用材料和界面》(ACS Applied Materials & Interfaces)上在线发表。
  无机半导体材料具有微弱自旋-轨道耦合和超精细相互感化,可作为有前程的自旋极化传输介质,是以寻觅新型无机自旋电子材料、摸索其自旋极化传输过程和机制具有重要意义。此前这方面研究大年夜多经过过程制备无机自旋阀器件来丈量携带着自旋极化的电子传输,但存在铁磁/半导体界面的电导掉配等成绩,严重制约了对无机半导体自旋传输特点定量深刻研究。近年来,自旋泵浦激起和探测纯自旋流(不伴随净电荷电流)由于能克服界面电导掉配成绩,逐步成为摸索半导体材料本征自旋传输性质的有力手段。
  强磁场中间张发培课题组与研究员童伟协作,采取铁磁共振(FMR)自旋泵浦技巧结合逆自旋Hall效应(ISHE)丈量,研究了新型聚合物半导体PBDTTT-C-T的自旋极化传输特点。他们经过过程设计一种合适低噪声电压丈量的样品架,在NiFe/聚合物/Pt三明治构造中探测到清楚的ISHE旌旗灯号,经过过程丈量ISHE电压随PBDTTT层厚度的变更,不雅察到PBDTTT层中纯自旋传播输和长的自旋驰豫时间。
  令人吃惊的是,研究人员初次应用半导体/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)构成的共混薄膜中,仍能丈量到很强的ISHE电压旌旗灯号,并发明共混薄膜的自旋分散长度和载流子迁徙率相关于“纯”PBDTTT薄膜有明显的进步。他们经过过程综合性薄膜微构造丈量发明,PBDTTT骨架链bundle在绝缘的PS基体中构成相互连通的纳米细丝搜集,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才能。另外,还发明PBDTTT的自旋分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分歧。
  这些成果清楚地注解,无机半导体的薄膜构造特点,如分子取向和聚积方法和薄膜描写等,对其自旋传输性能有关键性的影响。该工尴尬刁难懂得无机半导体自旋极化传输微不雅过程和机制有重要意义,并为寻觅低本钱、高性能无机自旋电子材料供给新门路。
  该项研究取得国度天然迷信基金项目和国度重点研发项目标支撑。

  图(a) Py/PBDTTT-C-T/Pt三明治构造器件上ISHE效应的产生,(b) 该器件所测的总电压谱(随磁场变更)及其退卷积。个中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更。由此推算出聚合物薄膜不合的自旋分散长度ls。

打印 义务编辑:叶瑞优

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