Neues Zeitalter für Beleuchtung und Rechensysteme

Das aufkommende Feld der Spintronik, das manchmal als Magnetoelektronik bezeichnet wird, umfasst sowohl die Ladung von Elektronen als auch ihren Eigendrehimpuls (Spin), der ein Magnetfeld verursacht. Die Spintronik ermöglicht neuartige elektrische und magnetische Funktionalitäten und Innovationen, die vor allem auf der Entdeckung neuer Materialien beruhen. Diese versprechen, die zukünftigen Anforderungen der Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) zu erfüllen - niedrigeren Energieverbrauch, geringere Kosten und kleinere Baugröße.

Wissenschaftler riefen das EU-finanzierte Projekt "Next generation hybrid interfaces for spintronic applications" (HINTS) ins Leben, um neuartige HOI-Materialien zu entwickeln, die an ihren Grenzflächen eine abstimmbare Spintransfer-Effizienz aufweisen. Die Einzigartigkeit von Geräten, die organische aktive Materialien und anorganische Elektroden verwenden, besteht in der Vielzahl von Interaktionen an ihren Grenzflächen. Dies liegt teilweise in der großen Zahl von möglichen Molekülen begründet, die bislang kaum erforscht wurden.

Die Wissenschaftler stellten innovative HOI-Materialien mit Grenzflächen her, die durch chemische und elektrische Abstimmung Kontrolle über die Spinpolarisierung liefern. Während die chemische Methode die Auswahl der Spinrichtung während der Probenherstellung erlaubt, ermöglicht die elektrische ihre Veränderung während des Gerätebetriebs, was zu einem rekonfigurierbaren Betrieb führt.

Die Wissenschaftler von HINTS untersuchten das "Innere" der Grenzflächen, um zu erkennen, wie die spinabhängige Verweilzeit in den ersten Monoschichten des organischen Halbleiters verteilt ist. Dies stellt ein neues Verfahren zur Quantifizierung der Spinfilterung dar, das möglicherweise bei zukünftigen anorganischen Geräten oder auf HOI-Materialien basierenden Geräten Anwendung finden könnte.

Die Projektarbeit bereitete auch der Herstellung von Labor- und Industriegeräten den Weg, die über einen festgelegten Magnetowiderstand verfügen. Einer der größten Erfolge war die Erkennung von Magnetowiderstand bei hohen Spannungen. Dies eröffnete neue Möglichkeiten zur Anwendung spinpolarisierter Träger bei den Betriebsspannungen organischer Licht-emittierender Dioden oder organischer Feldeffekttransistoren. Somit wird bei diesen beiden IKT-Anwendungen, die für Beleuchtungen und Bildschirme weit verbreitet sind, erstmals von der organischen Spintronik Gebrauch gemacht.

Indem sie einen Schwerpunkt auf die Steuerbarkeit der Spineigenschaften und die Verhaltensweisen an HOI-Grenzflächen legten, konnten die HINTS-Wissenschaftler die Grundlage für eine neue Generation der spintronischen Geräte schaffen.