作為自旋電子學的一個新興分支，有機自旋電子學器件具有成本低、可溶液加工、重量輕、可化學裁剪等特點，它將有機分子獨特的優點與自旋調控相結合，在帶來新材料、新架構和新機制的同時，也為下一代高性能量子器件提供了新的研發路線。對自旋界面進行設計和優化是提高有機自旋閥器件性能的一個重要技術手段。在現階段，調控自旋界面的主要方法是諸如化學工程、改變有機分子的種類等非原位技術，而對于自旋界面的原位、非破壞性調控則鮮有報道，這限制了有機自旋電子學的理論研究和實際應用。
 

　　為解決上述問題，中國科學院寧波材料技術與工程研究所磁性材料應用技術研究中心在沈保根院士的帶領下與天津大學胡文平教授團隊、中國科學院物理研究所胡鳳霞研究員團隊合作，將應變電子學與有機自旋電子學相結合，首次構筑了具有帶有柵極結構的聚合物自旋閥器件，并在其中獲得了高達281%的磁電阻。器件的工作狀態可以通過柵極電壓實現原位調控，進而在單一器件中創造出10個穩定工作態，大幅度增加傳統自旋閥器件的存儲密度。進一步分析表明，器件的大磁電阻和高可調諧性來源于有機/無機體系中獨特的自旋界面效應。本工作展示了有機自旋閥在信息存儲和處理方面的巨大潛力，揭示了自旋界面對于自旋相關效應的獨特放大作用，并提出了一種基于自旋界面在高性能自旋電子學器件中實現高效控制的新思路。
 

　　相關成果以“Achieving Significant Multilevel Modulation in Superior-quality Organic Spin Valve”為題發表在Advanced Materials(論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202416629)。寧波材料所博士后張丞為第一作者，天津大學丁帥帥副教授、物理研究所胡鳳霞研究員與寧波材料所沈保根院士為共同通訊作者。本工作得到科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項支持。
 

　　圖1 (a)有機自旋閥結構示意圖，(b)自旋界面作用機制，(c)利用柵電壓實現多態調控