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半導體重大突破！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，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體能源中心（CHOISE）的主任，該中心是由美國能源部科學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年英國皇家化學會Chemical Dynamics Award，同時被推選為英國皇家化學會會士等等。

論文速覽

在室溫且無磁場條件下，半導體結構中的自旋積累是實現(xiàn)更廣泛的光電功能的關鍵。由于半導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準半導體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行了表征，顯示了純凈的半導體/半導體界面，且費米能級能夠達到平衡。該發(fā)現(xiàn)表明，手性鈣鈦礦半導體可以轉變成熟的半導體平臺，使其也能控制自旋。

圖文導讀

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：波段對準和LED操作。

總結展望

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體與III-V半導體的直接接觸，并且該手性鈣鈦礦半導體在器件堆疊中表現(xiàn)得像另一種半導體。

這種集成轉變了現(xiàn)有的商業(yè)相關的III-V LED，從控制光和電荷轉換的常規(guī)LED半導體結構，到現(xiàn)在也能控制自旋到光的轉換。研究發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新型自旋電子學設備和集成光電子學平臺奠定了基礎。

文獻信息

標題：Room-temperature spin injection across a chiral perovskite/III–V interface

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07560-4

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