自旋作為電子的重要內(nèi)稟屬性，在自旋電子學(xué)領(lǐng)域中已被成功應(yīng)用于信息的傳輸、處理和存儲(chǔ)，促進(jìn)了信息時(shí)代的飛躍發(fā)展。自旋信息的傳遞通常發(fā)生在非磁性材料中，而由于自旋信號(hào)會(huì)發(fā)生弛豫，信息的傳遞往往會(huì)經(jīng)歷不可逆的損失。因此，在自旋電子學(xué)的研究中，選擇能夠長(zhǎng)時(shí)間在室溫下保持自旋取向的自旋輸運(yùn)材料，對(duì)于增強(qiáng)自旋輸運(yùn)性能并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自旋電子學(xué)應(yīng)用是十分必要的。分子半導(dǎo)體材料主要是由輕質(zhì)元素組成，因此其具有相對(duì)較弱的自旋-軌道耦合作用和超長(zhǎng)的自旋弛豫時(shí)間（可達(dá)秒量級(jí)，而其他材料的自旋弛豫時(shí)間僅為納秒量級(jí)）。這一特性使分子半導(dǎo)體材料成為實(shí)現(xiàn)室溫、高效自旋輸運(yùn)的理想材料，因此，分子半導(dǎo)體材料中的自旋輸運(yùn)研究也成為分子自旋電子學(xué)的一個(gè)重要研究方向。

在分子自旋電子學(xué)中，分子半導(dǎo)體材料扮演著自旋信號(hào)傳輸、處理和存儲(chǔ)的媒介角色，其高效的自旋注入-輸運(yùn)過程是實(shí)現(xiàn)室溫自旋電子學(xué)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。本綜述主要從自旋極化載流子通過鐵磁金屬/分子半導(dǎo)體界面的注入過程以及隨后在分子半導(dǎo)體層中的輸運(yùn)過程等方面，總結(jié)并討論了分子半導(dǎo)體材料中自旋輸運(yùn)理論和機(jī)制的最新進(jìn)展；在理論研究的基礎(chǔ)上，我們提出了針對(duì)高效自旋輸運(yùn)性能分子半導(dǎo)體材料的設(shè)計(jì)策略，這將有助于實(shí)現(xiàn)室溫自旋輸運(yùn)效率的重大突破，并為探索自旋電子材料的更多自旋功能性提供重要基礎(chǔ)。最后，我們對(duì)當(dāng)前自旋輸運(yùn)研究面臨的挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了展望，以期促進(jìn)分子自旋電子學(xué)這一新興領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展和未來產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

孫向南課題組，研究領(lǐng)域?yàn)樾滦陀袡C(jī)光電器件及有機(jī)自旋電子學(xué)。研究課題為：

1）外置磁場(chǎng)對(duì)有機(jī)光電器件性能及工作機(jī)制的調(diào)控及影響；

2）有機(jī)半導(dǎo)體分子材料中電荷及電荷自旋的輸運(yùn)機(jī)制的研究；

3）研發(fā)具有光、電、磁、熱復(fù)合場(chǎng)響應(yīng)能力的新型有機(jī)電子器件；

4）磁性納米材料及應(yīng)用。

Yang T, Qin Y, Gu X, et al. Molecular design for enhanced spin transport in molecular semiconductors. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5989-z.

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