Rzucamy nowe światło na organiczne urządzenia spintroniczne
Połączenie metali ferromagnetycznych i materiałów molekularnych otwiera drogę do zaprojektowania nowych urządzeń o nieznanych wcześniej funkcjach. Ta nowa dziedzina, nosząca nazwę spintroniki organicznej, cieszy się ogromnym zainteresowaniem badaczy od kilku lat. Organiczne urządzenia spintroniczne, takie jak zawory spinowe, są szczególnie ciekawe, ponieważ wykorzystują długą żywotność spinu charakterystyczną dla półprzewodników organicznych. Jednak niewiele wiadomo o ładunku i transporcie spinu w tych materiałach. Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "High-efficiency light-emitters with organic spintronics" (HELIOS) zajmowali się wstrzykiwaniem prądów o spolaryzowanym spoinie do warstw półprzewodników organicznych, aby zmniejszyć pobór mocy diod LED. Naukowcy badali, jak skorelowane są porządek molekularny, przewodność właściwa ładunku oraz właściwości transportu spinu i jak te właściwości wpływają na wydajność emisji światła. Uczestnicy projektu w pierwszej kolejności zbadali związek organiczny pentacen, ze względu na jego polimorficzną naturę. Jednak później zwrócili się w kierunku innych półprzewodników organicznych, takich jak antracen, ftalocyjanina miedzi i rubren, gdyż pentacen bardzo łatwo reaguje z tlenem. Prace ukierunkowano na wstrzykiwaniem spinu na połączeniu materiałów ferromagnetycznych i organicznych oraz na materiałach cienkowarstwowych. Uczeni badali, w jaki sposób warstwy fluorku litu mogą modyfikować spin elektronów przesyłanych przez zawory spinowe. Ustalono, że orientacja spinów w organicznych zaworach spinowych oraz nieorganicznych magnetycznych złączy tunelowych może być regulowana poprzez zmianę kolejności osadzania różnych warstw. Naukowcom udało się zoptymalizować metodę litograficzną opartą na fluorowanych związkach chemicznych w celu wytworzenia tranzystorów na organicznych cienkich warstwach lub monokryształach. Tranzystory te posiadają lepsze cechy (krótsze kanały i mniejsze progi napięcia bramek) w porównaniu z innymi urządzeniami organicznymi wytwarzanymi przy pomocy innych technik litograficznych. Wynikały one z przejrzystego połączenia materiałów organicznych i metalowych. Nie udało się jednak zmniejszyć długości kanałów do tego stopnia, by móc zaobserwować wstrzykiwanie spinu. Praca przy projekcie HELIOS jest kluczowym krokiem umożliwiającym opracowanie urządzeń opartych na spintronice półprzewodników organicznych. Wyniki projektu powinny doprowadzić do istotnego przełomu w elektronice.
