結合圓偏振電致發光與自旋傳輸,開發新型有機光電材料

 

刊登日期:2026/11/11
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日本茨城大學、北里大學、物質與材料研究機構(NIMS)及北海道大學組成的研究團隊,成功將少量掌性分子添加至發光高分子材料中,促使材料同時具備圓偏振電致發光(Circularly Polarized Electroluminescence; CPEL)與自旋極化載子傳輸兩項特性,可望藉此推動結合光與自旋的新型電子元件開發。
 
研究團隊將重量比10% 的掌性苝二醯亞胺衍生物(BPP),混入原本不具掌性的藍光發光高分子聚芴衍生物(PFO),再以旋轉塗佈法製成薄膜,並於180℃進行熱處理。結果顯示,薄膜的圓二色性(Circular dichroism; CD)訊號明顯增強,並呈現源自PFO的圓偏振發光,證實添加掌性分子及熱處理可誘導PFO形成掌性結構。研究團隊進一步以此薄膜作為發光層製作有機發光二極體(OLED),並成功觀測到對應PFO發光波長的圓偏振電致發光。
 
在載子傳輸方面,研究團隊利用磁性探針與磁性傳導原子力顯微鏡(mc-AFM)進行量測,發現電流-電壓特性會隨探針的磁化方向改變,且自旋選擇性會隨BPP的掌性反轉,自旋極化率最高約達70%。此結果顯示,材料具有掌性誘發自旋選擇(CISS)效應,能選擇性傳輸特定自旋狀態的載子。
 
此外,研究團隊發現,隨著外加電壓提高,BPP所產生的發光逐漸減弱,而當其發光幾乎消失時,圓偏振電致發光的不對稱因子(gEL)也隨之改變。此結果顯示載子的傳輸與再結合行為可能影響圓偏振發光,並暗示自旋極化載子的再結合可能參與CPEL的形成。未來研究團隊將透過施加磁場或注入自旋等方式控制自旋狀態,進一步驗證自旋極化載子再結合與圓偏振發光之間的因果關係,為新一代光電與自旋電子元件奠定基礎。

資料來源: https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2610/19/news030.html
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