Enhanced Magnetic Order and Reversed Magnetization Induced by Strong Antiferromagnetic Coupling at Hybrid Ferromagnetic−Organic Heterojunctions
鐵磁-有機分子混成異質界面之磁有序增強及其強反鐵磁耦合效應
Ming-Wei Lin (林銘偉), Po-Hong Chen(陳柏宏), Li-Chung Yu(余立中), Hung-Wei Shiu(許紘瑋), Yu-Ling Lai(賴玉鈴), Su-Ling Cheng(鄭淑齡), Jeng-Han Wang,*(王禎翰) Der-Hsin Wei(魏德新), Hong-Ji Lin(林宏基), Yi-Ying Chin(秦伊瑩), and Yao-Jane Hsu*(許瑤真)
2022/04/26
有機分子材料因為其光電特性和軟性特徵，加上透過合成方法可以改變其官能基而調控材料的功能性，因此廣泛應用於軟性光電元件的開發。其中，有機或分子自旋元件是利用有機分子與磁性材料組合而發展的新穎磁光電元件。有機分子材料因其電子自旋鬆弛時間(電子傳輸一段距離時間後，仍保持自身的自旋狀態，即為自旋鬆弛時間，其對自旋元件的磁阻效應有非常大的影響) 遠大於傳統金屬的非磁性材料，因此將有機或分子材料應用於分子磁性感應元件、醫學應用的磁響應或有機自旋元件上的發展廣受注意。然而，有機分子與磁性材料的異質介面特性不僅展現新穎有趣的自旋傳遞特性而且決定了有機自旋元件的磁響應與效能。我們的研究製作了鐵磁材料(鎳)/有機半導體材料(2,3,5,6-tetrafluoro-7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (F4-TCNQ))的異質結構薄膜，並分別利用同步輻射軟X光吸收與軟X光電子能譜、光電子發射能譜顯微術以及X光磁圓偏振二向性能譜等表面敏感技術來分析其異質介面的化學鍵結、電子結構與磁性特性。我們發現當F4-TCNQ吸附於磁性鎳薄膜在其自旋翻轉的臨場厚度附近時，會造成介面鎳的磁矩反轉，並且增加鐵磁有序性；同時，我們也發現F4-TCNQ與與鎳薄膜在異質介面處有電荷轉移的行為，因此造成CN鍵群的自旋極化並產生其與鎳薄膜間的反鐵磁性自旋耦合現象。我們結合了實驗結果和密度泛函理論模擬結果，推測鎳/F4-TCNQ介面自旋耦合發生的原因可能是由於CN軌域與鎳d軌域混成導致而成，此發現對發展高效能的有機或分子之自旋元件或磁響應提供了新契機。
研究動態
