有机磁电阻的机理研究

有机磁效应作为有机自旋电子学应用的一个重要现象近年来受到了广泛的关注。与无机材料中磁效应完全不同的诸多特性，使得对其机理的研究成为了当前国际上研究的重点和难点。有机磁效应主要包括有机自旋阀效应和有机磁电阻现象，前者主要是有机/铁磁界面的现象，而后者是纯有机的非磁材料现象。本项目将针对后者，着重探讨有机磁电阻的物理机理，拟从多个方面入手，完整而系统地研究有机磁电阻的内在机理。这些方面囊括了可能影响有机磁电阻的各种主要因素，包括超精细相互作用起何种作用、温度为什么不会湮没磁效应、激子及发光对磁阻的影响等等。本项目将结合已有的实验事实，希望从唯象和微观两个角度同时入手，通过建立合理的物理模型，提出新的物理见解，对一些关键性的问题和实验现象给出合理的解释；与实验合作，预言及证实更多的实验现象以完善理论模型及物理机理的认识；从而得到对有机磁电阻物理机理的全面理解；为有机自旋电子学应用打下重要基础。

有机磁效应作为有机自旋电子学应用的一个重要现象近年来受到了广泛的关注。与无机材料中磁效应完全不同的诸多特性，使得对其机理的研究成为了当前国际上研究的重点和难点。本项目着重探讨有机磁电阻的物理机理，基于有机材料电荷传输的特性－电荷传输的非相干分子间跃迁和有机分子中自旋很长的退相干时间，证明有机磁场效应就是来源于这电荷的非相干跃迁和自旋长时间相干特性的结合，导出自旋相互作用对电荷非相干跃迁的明显影响，从而得到磁场对电荷输运（以及电致发光）的影响；我们的结果显示大磁场的Lorentz饱和和极小磁场的磁效应变号是一普遍现象，与模型参数关系不大，这与在实验中大量不同有机大分子和小分子都得到类似结果相一致；另外基于这一机理，可以得到与实验相一致的超精细相互作用引起的同位数效应，也可以理解温度为何不会湮没磁效应等等。在前期与实验合作的基础上，提出并得到实验证实可以用电致发光的磁场效应来辨识有机光电器件中电荷载流子和光子转化的微观物理过程－是长程的Foerster能量转移，还是短程电荷束？有机磁场效应在不同的器件条件下，有不同的表现，我们进一步采用唯像与微观过程相结合的有机光伏器件模型研究了有机光电器件的载流子传输与器件内在或外部结构的联系，包括器件退化机制、表面损失机理、表面激子解体过程、和记忆器件模型等，对有机器件的物理过程有更深入的了解。有机磁场效应的研究揭示相干和非相干过程结合的重要作用，而有机晶体中的电荷输运中也同时呈现这两者特性－载流子电荷的局域性和电荷迁移率的能带传输性。我们的研究试图通过退相干时间的考虑来统一地描述载流子的相干和非相干输运，从而使电荷传输既保持电荷的局域性，又具能带传输特性，即迁移率随温度上升而下降；研究了环境作用引起的耗散动力学和电子的关联效应等。