东北大学联合研究所共同研制出新型光控手性半导体材料

今年三月，日本东北大学金属材料研究所副教授谷口耕治和教授宫坂等人与东京金属技术研究所研究所副教授笹川崇男等人共同宣布，在二维有机/无机混合钙钛矿中，成功制造出了可以控制手性的由重元素构成的半导体材料。还确认了如果对该半导体材料通过光照控制，进而控制结晶的电流来控制手性。

研究小组着眼于有机/无机化合物组成的层状钙钛矿型结构的半导体材料——二维有机/无机混合钙钛矿。通过实验筛选出能够嵌入相对较大分子的二维有机/无机混合钙钛矿型铅碘化物(D-OIHP)，并且成功制造出了可以自由控制手性的新型半导体材料。D-OIHP的无机层由铅和碘组成的，通过第一原理计算表明，这些重元素强烈的“自旋-轨道相互作用”对电子状态产生了很大的影响，进而产生不同的晶体材料。

手性二维有机/无机混合 perrobsky 半导体的晶体结构，出处: 东北大学

手性二维有机/无机混合 perrobsky 半导体的能带结构，出处: 东北大学

该实验团队还对研制出的半导体材料进行了极化，并且发现在不加外部电场的情况下仍旧能产生电流，这种被称为“极化效应”的现象，是由于光照射的物质处于自旋分裂的电子状态时，被自旋的光载波的动量激发态分布出现偏差而引起的。该团队还特别指出，由极化效应产生的光电流的符号根据晶体的手性是右手系还是左手系而发生反转。

极化加尔巴诺效应的概念图，出处: 东北大学

极化加尔巴诺效应的观测数据，出处: 东北大学

据研究组透露，通过活用磁化极化，可以实现利用磁化反转的新的光控制型磁存储器等。此外，有机/无机混合钙钛矿的化合物可以在溶液过程中合成，因此，如果与印刷技术等相结合，可以为柔性材料的光反射自旋电子学开辟新的研究方向。

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来源：EETime JP

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