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1、前沿进展3有机自旋电子学•任俊峰付吉永解士杰(山东大学物理与微电子学院晶体材料国家重点实验室济南250100)摘要文章介绍了有机半导体同自旋电子学相结合的新学科———有机自旋电子学.着重讨论以下三个方面问题:有机半导体特别是有机共轭聚合物特性及其载流子性质;自旋电子学研究热点;有机自旋电子学研究进展.关键词有机半导体,极化子,自旋电子学,自旋注入3Organicspintronics•RENJun2FengFUJi2YongXIEShi2Jie(SchoolofPhysicsandMicroelectronics,StateKeyLabora
2、toryofCrystalMaterials,ShandongUniversity,Jinan250100,China)AbstractTheintegrationoforganicsemiconductorandspintronicsresearchintothenewsubjectoforganicspintronicsisreviewed.Emphasisisplacedondescribingorganicsemiconductors,especiallyrconjugatedpolymerandthecharacteristicss
3、oftheircarriers,recenthottopicsofspintronics,andprogressinorganicspintronics.Keywordsorganicsemiconductor,polaron,spintronics,spininjection特性,并且已经在有机发光器件OLED(organic1引言light2emittingdiodes)、显示器等方面取得了很大的[7—9]成功.由于自旋-轨道相互作用比较弱,有机电子既有电荷又有自旋.以电子电荷为基础的半导体成为自旋输运的最佳候选材料.研究有机半微电子学在
4、20世纪取得了巨大成功,但是在传统导体内的自旋注入和输运对进一步理解有机半导体的微电子器件中,电子的自旋却一直被人们忽视,的物理性质,探讨其在自旋电子学及生命系统中的电子只被看成电荷的载体,不同数目的电子或空穴功能和应用具有重要的科学意义.丰富了半导体材料的输运特性.金属自旋阀中巨磁本文将对有机自旋电子学作简要介绍.具体内电阻(giantmagnetoresistance,GMR)和隧道磁电阻容包括:有机高分子材料特别是有机半导体共轭聚(tunnelingmagnetoresistance,TMR)效应的发现引发合物材料;自旋电子学的发展;有
5、机半导体在自旋了磁存储和磁记录领域的革命,并由此产生了围绕电子学中的应用及研究进展.电子自旋的控制、输运、测量等的一门全新的学[1—3]科———自旋电子学(spintronics).自旋自由度2有机半导体的加入,大大丰富了微电子学的研究内容,为大量新型器件的诞生提供了新的源泉.20世纪90年代起,传统自旋阀已经在计算机中获得了广泛的应用.有机半导体是具有半导体特性的有机功能材自旋和半导体材料相结合将会产生哪些新器件,出料,它在电致发光器件———有机发光二极管OLED现哪些新的物理现象是当前科学家们的研究热3国家自然科学基金(批准号:90403
6、110,10474056,50323006)资[4—6]点.助项目与传统的半导体相比,有机半导体的合成要容2005-10-21收到初稿,2006-02-10修回易得多.有机半导体具有丰富的电学、磁学和光学•通讯联系人.Email:xsj@sdu.edu.cn·852·http:PPwww.wuli.ac.cn物理©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net前沿进展中得到广泛应用,如以Alq(82羟基喹啉
7、铝)为代表(CH)x)(如图1).在这两种同分异构体中,都剩下的小分子基OLED和以PPV(聚苯撑乙烯及其衍生一个关于z轴对称的Pz轨道价电子(π电子),这[10—14]物)为代表的共轭高分子基OLED等.OLED个π电子导致了部分占据的能带结构,它导致了聚[19,20]技术具有主动发光、广视角、高清晰、响应快速、潜在乙炔的重要电子性质.的低制造成本、柔性和环保设计等优点.尤其是其具备柔性设计的神奇特征,使得令人神往的可折叠电视、电脑的制造成为可能.目前有机发光器件的发光效率可达到15lm/w,最大亮度已经超过1×5210cd/m,寿命已超过
8、8万小时,已经应用在彩色电视机、各种背光源、钟表、装饰品、移动电话等方面.图1聚乙炔的两种化学结构有机半导体通过掺杂可实现良好的导电性,高分子共轭聚合物就是一个重要
