当前位置: 主页 > 中文 > 新闻中心 >
有机半导体的新革命
时间:2020-09-21 17:22来源:未知 作者:admin 点击:
研究人员发现,某些有机半导体材料传输自旋的速度快于其传导电荷的速度,这种现象最终可能会为更快,更节能的计算机供电。

来自英国,德国和捷克共和国的国际团队发现,这些材料可以用于“自旋电子”应用,这可以使廉价的有机半导体在未来的计算应用中与硅竞争。该结果公布在杂志自然电子。

“自旋”是电子固有角动量的术语,称为上或下。在常规计算机逻辑中使用电子的向上/向下状态代替0和1可以改变计算机处理信息的方式。

建立在自旋电子器件上的设备可以使用一系列电子的相对自旋(称为纯自旋电流)传输信息,而不是四处移动电荷包。通过消除电荷的移动,任何此类设备都将需要更少的功率,并且不容易过热-消除了一些进一步提高计算机效率的最重要障碍。因此,Spintronics可以为我们提供更快,更节能的计算机,能够执行比目前更复杂的操作。

由于广泛用于OLED等应用的有机半导体比硅便宜且易于生产,因此人们认为基于有机半导体的自旋电子器件可以推动未来的计算机革命。但是到目前为止,还没有解决。

“要通过自旋实际上传递信息,电子的自旋需要经过一段合理的距离并生存足够长的时间,然后才能随机化编码在电子上的信息,”剑桥大学卡文迪许大学的博士研究生王树仁博士说。实验室,和论文的共同第一作者。

“迄今为止,有机半导体尚未成为自旋电子学的现实候选者,因为不可能在聚合物电路上足够远地旋转自旋,而又不丢失原始信息,”共同第一作者,同样来自卡文迪许实验室的Deepak Venkateshvaran博士说。“因此,在过去的十年中,有机自旋电子学领域一直非常安静。”

有机半导体的内部结构趋向于高度混乱,就像一盘意大利面。因此,电荷的移动速度不像在硅或砷化镓这样的半导体中那样快,它们都具有高度有序的晶体结构。大多数研究有机半导体中自旋的实验都发现,电子自旋及其电荷会一起移动,并且由于电荷移动的速度较慢,因此自旋信息不会走得很远:通常只有几十纳米。

现在,由剑桥大学领导的团队说,他们已经找到了可以使电子自旋行进足够远的条件,以使有机自旋电子器件正常工作。

研究人员人为地增加了材料中的电子数量,并能够使用一种称为自旋泵浦的技术向其注入纯自旋电流。研究人员发现,高导电性有机半导体受到自旋传输新机制的控制,该机制将其转变为自旋的优良导体。

这种机制从本质上将自旋信息与电荷解耦,从而使自旋在高达一微米的距离内快速传输:对于基于实验室的自旋电子设备而言足够远。

Venkateshvaran表示:“具有长的自旋传输长度和长的自旋寿命的有机半导体有望在未来基于自旋的,低能耗的计算,控制和通信设备中应用,该领域迄今为止主要由无机半导体主导。”,他也是塞尔温学院的院士。

下一步,研究人员打算研究化学成分在有机半导体有效地在原型设备内传输自旋信息的能力中所起的作用。

该研究由卡文迪许实验室的Henning Sirringhaus教授进行协调,并由欧洲研究委员会(ERC)协同基金资助,该基金由剑桥大学,伦敦帝国学院,美因兹大学,捷克科学院和日立剑桥实验室联合举办。

联系我们
电话:+86-512-62870366
传真:+86-512-62872996
Email: kevin.xia@sicreat.com
地址:苏州工业园区金鸡湖大道99号苏州纳米城
2015-2016 苏州新美光纳米科技有限公司 版权所有 Suzhou Sicreat Nanotech Co.,Ltd. All rights reserved.