Materiały organiczne ujawniają swoją istotę magnetyczną
Technologia półprzewodników CMOS zbliża się już do fizycznych granic miniaturyzacji, toteż badanych jest kilka nowych technologii, które mogłyby zająć jej miejsce. Obiecującym kierunkiem badań jest tutaj spintronika — młoda technologia wykorzystująca nie tylko ładunek elektronu, ale również jego spin. Fundamentalne znaczenie dla projektowania innowacyjnych urządzeń spintronicznych mają kwestie manipulowania spinem oraz przenoszenia spinu na duże odległości bez utraty polaryzacji. Dzięki mobilności z możliwością strojenia oraz niskiemu sprzężeniu spinowo-orbitalnemu półprzewodniki organiczne stanowią obiecujące materiały do przenoszenia spinu, a ich zastosowanie mogłoby stanowić przełom w spintronice. Naukowcy korzystający z dofinansowania UE dla projektu "Injection, transport and manipulation of spin currents in new organic materials" (ITAMOSCINOM) poszerzyli dostępną wiedzę na temat przenoszenia spinu w takich materiałach i manipulowania spinem. Początkowe prace skoncentrowano na wyhodowaniu i scharakteryzowaniu materiałów organicznych na podłożu materiałów ferromagnetycznych i na odwrót. Pozwoliło to naukowcom wykonać zoptymalizowane organiczne zawory pionowe spinu oraz badać spójną długość spinu i mechanizm jego przenoszenia. Dzięki bardziej złożonym układom spintronicznym, takim jak tranzystory na bazie metali i tranzystory polowe o rozmiarach nanometrowych, udało się lepiej poznać mechanizmy dekoherencji spinu w materiałach organicznych. Zajęto się też badaniem iniekcji i przenoszenia spinu w metalach i ferromagnetykach z wykorzystaniem zaworów poziomych spinu. Te fascynujące układy są niezwykle obiecujące z punktu widzenia zastosowań w spintronice, ponieważ umożliwiają uzyskiwanie czystych prądów spinowych. Wnikliwie badano mechanizm przerzucania spinu podczas przenoszenia spinu w metalach prostych. Naukowcy poczynili znaczne postępy w drodze ku manipulowaniu spinem elektronów w konwencjonalnych metalach i materiałach organicznych. Pozwoliło to znacznie lepiej zrozumieć mechanizmy spintroniczne, w tym interakcje spinowo-orbitalne mające kluczowe znaczenie dla manipulowania spinem poprzez zewnętrzne pole elektryczne. Dzięki przeprowadzonym w ramach projektu ITAMOSCINOM badaniom nad materiałami o zoptymalizowanych właściwościach transportu spinu spintronika może stać się realną alternatywą dla konwencjonalnej elektroniki. Wyniki projektu w zakresie manipulowania spinem torują drogę do opracowania zaawansowanych układów spintronicznych, między innymi tranzystora spinowego.
Słowa kluczowe
Materiały organiczne, spintronika, przenoszenie spinu, półprzewodniki organiczne, prądy spinowe
