Solution-processed organic spin-charge converter

溶液プロセスによる有機物スピン流-電流変換素子

安藤 和也*; 渡邉 峻一郎*; Mooser, S.*; 齊藤 英治; Sirringhaus, H.*

Ando, Kazuya*; Watanabe, Shun*; Mooser, S.*; Saito, Eiji; Sirringhaus, H.*

有機材料は、長いスピン反転時間とコスト,柔軟性,大面積化の容易性等からスピントロニクスにおいて大きな可能性を秘めている。この実現に向け、本研究において溶剤プロセスを用いた有機物高分子における純スピン流生成を観測した。純スピン流は高分子膜下の磁性絶縁体からのスピンポンピングによって生成し、高分子膜中の逆スピンHall効果によって観測した。観測された電圧は逆スピンHall効果の振る舞いに一致しており、有機物高分子膜へのスピン流注入が可能であることが結論できる。さらに、高分子材料においては高いスピン流-電流変換効率と長いスピン流反転時間が共存するという、無機物では得られなかった有用な性質があることが確認された。以上の成果により、次世代の有機物スピントロニクス素子実現への道が切り開かれた。

We show that a pure spin current can be produced in a solution-processed conducting polymer by pumping spins through a ferromagnetic resonance in an adjacent magnetic insulator, and that this generates an electric voltage across the polymer film. We demonstrate that the experimental characteristics of the generated voltage are consistent with it being generated through an inverse spin Hall effect in the conducting polymer. In contrast with inorganic materials, the conducting polymer exhibits coexistence of high spin-current to charge-current conversion efficiency and long spin lifetimes. Our discovery opens a route for a new generation of molecular-structure-engineered spintronic devices, which could lead to important advances in plastic spintronics.