孙向南课题组:高效自旋输运分子半导体材料的设计

自旋作为电子的重要内禀属性，在自旋电子学领域中已被成功应用于信息的传输、处理和存储，促进了信息时代的飞跃发展。自旋信息的传递通常发生在非磁性材料中，而由于自旋信号会发生弛豫，信息的传递往往会经历不可逆的损失。因此，在自旋电子学的研究中，选择能够长时间在室温下保持自旋取向的自旋输运材料，对于增强自旋输运性能并进一步实现自旋电子学应用是十分必要的。分子半导体材料主要是由轻质元素组成，因此其具有相对较弱的自旋-轨道耦合作用和超长的自旋弛豫时间（可达秒量级，而其他材料的自旋弛豫时间仅为纳秒量级）。这一特性使分子半导体材料成为实现室温、高效自旋输运的理想材料，因此，分子半导体材料中的自旋输运研究也成为分子自旋电子学的一个重要研究方向。

在分子自旋电子学中，分子半导体材料扮演着自旋信号传输、处理和存储的媒介角色，其高效的自旋注入-输运过程是实现室温自旋电子学应用的重要基础。本综述主要从自旋极化载流子通过铁磁金属/分子半导体界面的注入过程以及随后在分子半导体层中的输运过程等方面，总结并讨论了分子半导体材料中自旋输运理论和机制的最新进展；在理论研究的基础上，我们提出了针对高效自旋输运性能分子半导体材料的设计策略，这将有助于实现室温自旋输运效率的重大突破，并为探索自旋电子材料的更多自旋功能性提供重要基础。最后，我们对当前自旋输运研究面临的挑战和前景进行了展望，以期促进分子自旋电子学这一新兴领域的持续发展和未来产业化应用。

孙向南课题组 ，研究领域为新型有机光电器件及有机自旋电子学。研究课题为：

1）外置磁场对有机光电器件性能及工作机制的调控及影响；

2）有机半导体分子材料中电荷及电荷自旋的输运机制的研究；

3）研发具有光、电、磁、热复合场响应能力的新型有机电子器件；

4）磁性纳米材料及应用。

Yang T, Qin Y, Gu X, et al. Molecular design for enhanced spin transport in molecular semiconductors. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5989-z.

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