电控实现精确控制单分子电子输运的自旋极化
发布时间: 2020-12-24 浏览次数: 57


近年来,自旋电子学已成为未来纳米电子学的一个有前途的领域。该领域的关键点之一是控制自旋电流。之前的研究发现无论是在理论上还是在实验制备方面,都可以实现自旋极化和自旋电子器件的制备。

与传统的磁性装置(如铁磁触点)相比,通过电学方法控制自旋电流可以大大降低纳米装置的能耗和尺寸。近年来,有关纳米结构中自旋极化态和非极化态之间使用电的方式在两种状态之间切换的研究不断涌现。但是,很少有研究集中在自旋极化态和非极化态之间的中间态,即部分极化态,这对于自旋电子器件将是非常有益的。


在此基础上,我们着手研究了“金属-有机”芳香族分子,发现其存在有趣的自旋极化现象。除此之外,对分子两端改变铁原子数以及扩展后的分子也展开了研究。分别在这些分子两端加入金电极之后研究发现相比于其他构型的小分子,两端铁原子数均为3时该分子具有良好的透射谱分立特征,在此基础上进一步构建了该分子的三端电极体系,添加了栅极电极,并证明了通过施加栅极电压,可以促使该分子自旋向上透射谱或自旋向下透射谱的平移,使得电子的透射率能够接近或达到100%-100%。值得提出的是,通过控制栅极电压,观察到所构建的结构所展现出来的自旋极化率的变化是十分平滑的,从而可以实现任意极化率的电子输运,即实现任意比例的自旋向上和自旋向下载流子的透射比例。除此之外还发现特殊的透射谱是影响其性质的关键因素,其中两个峰以相反的自旋分立地存在于费米面的两侧。进一步的分析表明,该输运特征对Fe原子数和TPPT链长具有鲁棒性,表明它是此类系统的内在特性。值得一提的是自旋极化的电控制是在单分子水平上实现,因此显示出巨大的应用潜力。

 

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cp/d0cp01868f#!divAbstract


撰稿人:汪金杰  审稿人:郭艳东