Organic Semiconductor spinorbitronics

有机半导体自旋电子学

基本信息

批准号：
20H00387
负责人：
渡邉峻一郎
金额：
$ 29.04万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00387/
关键词：
有機半導体スピントロニクススピン軌道相互作用

项目摘要

本研究では、有機半導体におけるスピン軌道相互作用(SOC)の「制御」・「理解」・「機能化」を三位一体とし、スピンオービトロニクスを基盤とした革新的電子スピンデバイスの創成を目指す。SOCはスピン磁気モーメントと電子の軌道運動が生み出す磁場の相互作用である。無機個体におけるSOCの研究は古くから行われているものの、軽元素から構成される有機固体におけるSOCは意味だに未解明な部分も多い。本研究では、適切にSOC制御されたヘテロアセン分子群を用いて、革新的な電子スピンデバイス実装の足がかりとなる基盤研究を遂行してきた。ここでは、合成化学・凝縮系固体物理学・デバイス工学を包括的に組み合わせることでのみ実現する有機スピンオービトロニクスの学理を整備し、有機半導体ならではのフレキシビリティや低温・塗布プロセスの強みを活かした革新的な基盤技術・マテリアルサイエンスへと展開する。研究三年次では、SOCを固体薄膜において実測する手法の開発を進めると同時に、スピン磁化率の温度依存性から高密度キャリア下の電子状態計測を進めた。高密度キャリアドーピングを達成できたことで、スピンデバイスを評価する際にも問題となっていた接触抵抗等の問題が解決され、次年度に向けデバイス製造の自由度が向上したと言える。SOCの理論的なアプローチは密度汎関数計算をベースに下位幸弘と共に行った。並行して、極低温における磁気抵抗効果からSOCの強さを電気的に検出可能な道筋も経ちつつあり、顕著な成果が得られつつある。

在这项研究中，我们的目标是创建一种基于自旋轨道电子学的创新电子自旋器件，重点关注有机半导体中自旋轨道相互作用（SOC）的“控制”、“理解”和“功能化”三位一体。 SOC是自旋磁矩与电子轨道运动产生的磁场之间的相互作用。尽管无机固体中的SOC研究已经进行了很长时间，但由轻元素组成的有机固体中的SOC仍有许多方面尚不清楚。在这项研究中，我们开展了基础研究，这将成为使用一组具有适当 SOC 控制的杂并苯分子实现创新电子自旋器件的垫脚石。在这里，我们开发了有机自旋轨道电子学的原理，只有综合化学、凝聚态固态物理和器件工程才能实现，并利用有机半导体独特的灵活性以及低温和涂层的优势开发创新的基础技术和材料科学。在研究的第三年，我们继续开发了一种实际测量固体薄膜中SOC的方法，同时从自旋磁化率的温度依赖性开始测量高密度载流子下的电子态。通过实现高密度载流子掺杂，解决了评估自旋器件时所面临的接触电阻等问题，可以说明年器件制造的自由度有所增加。 SOC 的理论方法基于与 Yukihiro Shimo 一起进行的密度泛函计算。与此同时，利用极低温磁阻效应电检测SOC强度的途径正在取得进展，并取得了显着的成果。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Hyper 100 °C Langmuir-Blodgett (Langmuir-Schaefer) Technique for Organized Ultrathin Film of Polymeric Semiconductors

用于聚合物半导体有序超薄膜的超 100 °C Langmuir-Blodgett (Langmuir-Schaefer) 技术

DOI：
10.1021/acs.langmuir.1c02596
发表时间：
2021
期刊：
Langmuir
影响因子：
3.9
作者：
Ito Masato;Yamashita Yu;Mori Taizo;Chiba Masaaki;Futae Takayuki;Takeya Jun;Watanabe Shun;Ariga Katsuhiko
通讯作者：
Ariga Katsuhiko

Improvement of contact resistance at carbon electrode/organic semiconductor interfaces through chemical doping

通过化学掺杂改善碳电极/有机半导体界面的接触电阻

DOI：
10.35848/1882-0786/ac92c0
发表时间：
2022
期刊：
Appl. Phys. Express
影响因子：
0
作者：
K. Watanabe;N. Miura;H. Taguchi;T. Komatsu;H. Nosaka;T. Okamoto;Y. Yamashita;S. Watanabe;and J. Takeya
通讯作者：
and J. Takeya

Highly air-stable, n-doped conjugated polymers achieved by dimeric organometallic dopants

DOI：
10.1039/d0tc05931e
发表时间：
2021-04
期刊：
Journal of Materials Chemistry C
影响因子：
6.4
作者：
Yu Yamashita;Samik Jhulki;D. Bhardwaj;E. Longhi;S. Kumagai;S. Watanabe;S. Barlow;S. Marder;J. Takeya
通讯作者：
Yu Yamashita;Samik Jhulki;D. Bhardwaj;E. Longhi;S. Kumagai;S. Watanabe;S. Barlow;S. Marder;J. Takeya

Robust, high-performance n-type organic semiconductors

DOI：
10.1126/sciadv.aaz0632
发表时间：
2020-04-01
期刊：
SCIENCE ADVANCES
影响因子：
13.6
作者：
Okamoto, Toshihiro;Kumagai, Shohei;Takeya, Jun
通讯作者：
Takeya, Jun

Band-like transporting and thermally durable V-shaped organic semiconductors with a phenyl key block

DOI：
10.1039/d0tc03318a
发表时间：
2020-10-28
期刊：
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子：
6.4
作者：
Sawabe, Chizuru;Kumagai, Shohei;Okamoto, Toshihiro
通讯作者：
Okamoto, Toshihiro

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