‘探针型’有机自旋阀的研制及其磁阻研究

La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)/Alq3/Co organic spin valves (OSV) have been well studied for fundamental physics and potential applications of organic spintronics. However, the underground mechanism of spin transport in OSV is still in debate due to the porous structure of amorphous Alq3. In this project, ‘LSMO/Alq3/LSMO’ OSV with a novel ‘probe-type’ LSMO as the magnetic electrode will be designed and fabricated. The ‘probe-type’ LSMO is installed on a Scanning Probe Microscope (SPM) which can be operated at the condition of low temperature and strong magnetic field, and the ‘probe-type’ OSV can be assembled without interface diffusion and the thickness of Alq3 can be tailored accurately. The transport properties of ‘probe-type’ OSV can be used to clarify the mechanism of organic spintronics.

La0.7Sr0.3MnO3/Alq3/Co有机自旋阀是研究最深入的有机自旋电子器件，但由于有机材料Alq3本身固有缺陷的制约，仍然有非常多的基础性的问题不清楚。为此，本项目提出研制一种全新的La0.7Sr0.3MnO3/Alq3/ La0.7Sr0.3MnO3‘探针型’有机自旋阀。该器件的核心是采用La0.7Sr0.3MnO3作为低温强场扫描探针显微镜的探针，并以此为有机自旋阀的顶电极。该技术的优势：一是彻底解决铁磁电极/有机层的界面互扩散问题，二是能够利用扫描探针显微镜高空间定位能力精确并连续控制有机层的厚度。本项目的顺利开展可望解决困扰本领域多年的界面互扩散难题，有助于理解有机物中电子自旋输运的机理。

有机物弱的自旋轨道耦合使其在自旋器件方面具有广泛应用前景。我们基于垂直结构有机自旋阀，采用100%自旋极化的铁磁电极，设计和制备新型器件，研究有机物中的自旋注入和输运过程。针对垂直结构自旋阀中的界面扩散问题，我们设计并制备了‘探针型’La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)/Alq3/ LSMO自旋阀，并得到了有效的电荷输运，进而通过构建‘支架型’自旋阀，器件电荷输运的稳定性得到提高。为了在有机物中得到有效的自旋输运信号，我们采用non-local探测自旋的方式，设计并制备了基于垂直自旋阀的横向有机自旋电子器件，在同一器件上通过改变电路连接和磁场方向，实现自旋阀磁阻、non-local磁阻，甚至Hanle效应的测量，为有机自旋电子学的研究与发展提供一个新思路。