有机磁性分子器件能态、自旋极化输运及功能性研究

有机自旋电子学已逐渐成为当今国际研究热点，其中基于有机磁性分子构建有机自旋功能器件具有广阔的应用前景，并开始引起人们的关注。有机磁性分子具有丰富的电磁光特性，理解其相关器件中的自旋极化输运行为更是理论上的挑战。本项目将基于SSH+Heisenberg模型结合非平衡格林函数方法，对电极/有机磁性分子复合体系进行理论研究，理解有机磁性分子器件能态、自旋相关电流和磁电阻等输运特性并探讨可能的器件功能性。研究内容主要包括有机磁性分子基态及激发态磁电特性研究；电极/有机磁性分子界面特性；包含自旋翻转散射的有机磁性分子器件自旋极化输运理论；有机磁性分子器件功能性探讨。该项研究将有助于加深人们对有机磁性分子结构及其相关分子器件自旋极化输运特性的理解，对开发新型有机自旋器件及其在未来有机自旋电子学中的应用具有重要的理论指导意义。

有机自旋电子学是当今凝聚态物理研究热点之一，其中有机磁性分子及相关器件的研究更是其前沿课题之一。本项目基于SSH模型计入局域自旋关联，研究了悬挂磁性自由基的有机铁磁体基态及激发态磁电特性，并结合格林函数方法计算了自旋极化输运特性，研究内容包括：计算了有机铁磁体静态电子结构，预言了有机铁磁内极化子将呈现自旋-电荷偏离；构建了金属/有机铁磁/金属器件模型，探讨了晶格及侧基自旋扰动对自旋过滤效应的影响；结合扩散理论，研究了有机/电极界面势垒及自旋相关耦合对器件自旋极化注入及输运的影响,分析了有机材料晶格二聚化、载流子比率、电场等因素所起的作用；基于有机磁体提出一种磁性/非磁自旋二极管模型，探讨了分子尺度和配比对自旋整流特性的调制；结合第一性原理计算，研究了共聚物分子二极管整流特性，揭示了界面接触构型、质子化、末端集团以及界面耦合等因素对整流方向及大小的影响。部分研究成果较好的解释了实验上的相关现象，并提出了一些对实验具有指导性的结论。本项目的完成将有助于发掘有机磁性分子丰富的物理内涵，揭示有机磁性分子器件自旋极化输运特性及潜在的功能性，推动相关有机自旋电子器件的研制和开发。