近日，中國科學院國家納米科學中心研究員孫向南團隊在有機自旋電子學研究方面取得進展。該團隊基于電光補償策略，實現了室溫下有機自旋電子學器件磁響應信號的寬范圍調控以及器件的多功能性應用。相關研究成果以Room-Temperature Organic Spintronic Devices with Wide Range Magnetocurrent Tuning and Multifunctionality via Electro-Optical Compensation Strategy為題，發表在《先進材料》（Advanced Materials）上。

在自旋電子學領域，能夠在室溫下表現出大范圍可調的磁響應信號的器件頗有應用價值。有機半導體具有獨特的超長自旋壽命和豐富的光電特性，被認為是研發此類器件的理想候選材料。目前，有機自旋器件受限于有限的設計策略，磁流比通常低于10%，限制了其多功能應用。

該團隊通過光-電-磁復合場協同調控有機半導體中的載流子輸運、自旋相關反應和光生載流子動力學，實現了器件磁流比的任意調制。研究顯示，在柔性襯底上制作的有機自旋器件于室溫下展現出高達+13200%的正磁流比和?10600%的負磁流比，并可在此范圍內精確調控。同時，光-電-磁復合場協同調控策略在不同類型的器件中均表現出良好的普適性。研究將光、偏置、磁場和機械柔性等多個可控參數集成到一個器件中，激活了室溫多功能應用。該器件可作為高靈敏度磁場傳感器、復合磁場傳感器、磁電流逆變器和磁控人工突觸等。這為設計高性能多功能器件提供了新思路。

研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項、中國博士后科學基金及北京市相關項目的支持。

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有機自旋器件結構、電光補償機理示意圖及磁響應信號展示