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半導(dǎo)體重大突破！他，發(fā)完Science，3年后再發(fā)Nature！

第一作者：Matthew P. Hautzinger

通訊作者：Matthew C. Beard

通訊單位：美國國家可再生能源實驗室

Matthew C. Beard教授，博士畢業(yè)于耶魯大學(xué)，現(xiàn)為美國可再生能源國家實驗室Senior Research Fellow，同時任有機無機半導(dǎo)體能源中心（CHOISE）的主任，該中心是由美國能源部科學(xué)辦公室資助的能源前沿研究中心。Matt Beard博士獲得一系列國家和國際獎項，包括2012年被推選為美國物理學(xué)會會士，2014年獲得美國可再生能源實驗室杰出研究的主任獎，2019年英國皇家化學(xué)會Chemical Dynamics Award，同時被推選為英國皇家化學(xué)會會士等等。

論文速覽

在室溫且無磁場條件下，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的自旋積累是實現(xiàn)更廣泛的光電功能的關(guān)鍵。由于半導(dǎo)體界面自旋注入固有的低效率，目前的研究受到限制。

本論文報道了在室溫下，無需外加磁場條件下，通過手性鹵化物鈣鈦礦/III-V半導(dǎo)體界面實現(xiàn)自旋積累的突破性研究。

研究團隊展示了在標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體III-V (Al_xGa_1?x)_0.5In_0.5P多量子阱發(fā)光二極管中，通過手性鈣鈦礦/III-V界面注入自旋極化的載流子，并通過圓偏振光的發(fā)射檢測到自旋積累，其偏振度高達(dá)15%。通過截面掃描開爾文探針力顯微鏡和截面透射電子顯微鏡等對界面進(jìn)行了表征，顯示了純凈的半導(dǎo)體/半導(dǎo)體界面，且費米能級能夠達(dá)到平衡。該發(fā)現(xiàn)表明，手性鈣鈦礦半導(dǎo)體可以轉(zhuǎn)變成熟的半導(dǎo)體平臺，使其也能控制自旋。

圖文導(dǎo)讀

圖1：發(fā)光二極管light-emitting diode，LED示意圖和界面表征。

圖2：(R/S-MBA)₂PbI₄/(Al_xGa_1?x)_0.5In_0.5P自旋LED的圓偏振電致發(fā)光（CP-EL）發(fā)射。

圖3：波段對準(zhǔn)和LED操作。

總結(jié)展望

本研究成功實現(xiàn)了室溫下無需外加磁場的手性鈣鈦礦半導(dǎo)體與III-V半導(dǎo)體的直接接觸，并且該手性鈣鈦礦半導(dǎo)體在器件堆疊中表現(xiàn)得像另一種半導(dǎo)體。

這種集成轉(zhuǎn)變了現(xiàn)有的商業(yè)相關(guān)的III-V LED，從控制光和電荷轉(zhuǎn)換的常規(guī)LED半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，到現(xiàn)在也能控制自旋到光的轉(zhuǎn)換。研究發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型自旋電子學(xué)設(shè)備和集成光電子學(xué)平臺奠定了基礎(chǔ)。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Room-temperature spin injection across a chiral perovskite/III–V interface

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07560-4

原創(chuàng)文章，作者：計算搬磚工程師，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/07/01/b8d4773bce/

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