Открыт новый способ манипулирования магнитными эффектами в органических полупроводниках

Магниторезистивность — изменение электрического сопротивления под действием магнитного поля — широко применяется в электронике и компьютерной технике, особенно после отмеченного Нобелевской премией 2007 г. открытия гигантского магниторезистивного эффекта в металлических системах.

Двое исследователей института NIST продемонстрировали возможность изменять магниторезистивность тонкого (~100 нм) органического полупроводника, комбинируя его с еще более тонким самоорганизующимся монослоем (SAM), образующимся в результате молекулярной хемосорбции на поверхности из раствора или газовой фазы.

Использование самоорганизующегося монослоя это известная методика изменения поведения устройства на базе органических полупроводников, однако идея воздействовать таким образом на магниторезистивный эффект вполне оригинальна и принадлежит сотрудникам NIST.

В эксперименте была создана двухслойная система из 100-нанометрового слоя трихинолината алюминия Alq3 — органического полупроводника — и 10-нанометрового слоя производного тифениламина TPD (N, N’-дифенил-N,N’-(m-толил)бензидин). Золотой (Au) электрод, покрытый флюоресцентным SAM, был размещен под слоем TPD, a сверху дополнительно наносились 20 нм кальция и 100 нм алюминия. Всего было изготовлено 20 таких образцов и еще 20 контрольных систем, не содержащих SAM.

Результаты импедансной спектроскопии и измерений магниторезистивности были однозначными: все контрольные образцы показали отрицательную полярность магниторезистивности, а образцы с SAM — положительную. Эксперимент подтвердил воздействие SAM на поведение электронов и дырок на интерфейсе Au/TPD, а также TPD/Alq3. Причиной этому стали неожиданно глубокие изменения физической морфологии органического полупроводника, происходящие при добавлении к нему SAM.

Открытие новых способов манипулирования электронными и оптоэлектронными свойствами органических материалов, как указывается в статье, опубликованной по материалам исследования в журнале ACS Nano, имеет большое значение для управления функциями различных органических устройств, таких как свето- и фотодиоды, полевые транзисторы, а также для будущих спинтронных технологий, в том числе гибкой памяти.