Svelato il ruolo delle interfacce nell'iniezione di spin in materiali organici

I semiconduttori organici sono materiali molto promettenti per applicazioni in dispositivi ICT (Information and Communication Technology). Parallelamente, la spintronica affronta nuovi paradigmi per l'elaborazione e la memorizzazione di dati e per lo sviluppo di dispositivi a basso consumo energetico. Questi due aspetti sono stati affrontati e sintetizzati in un articolo pubblicato congiuntamente su Nature Physics da ISMN-CNR e Unité Mixte CNRS-Thales, in cui sono stati presentati nuovi effetti spintronici in giunzioni tunnel magnetiche (MTJ) organiche. I risultati sono stati ottenuti nell'ambito del primo progetto finanziato dalla UE sulla spintronica organica, OFSPIN, coordinato da V. Dediu, ricercatore presso ISMN-CNR. All'interno di questo progetto comprendente 7 partner europei, la collaborazione con il gruppo Unite Mixte CNRS-Thales, guidato dal Premio Nobel Albert Fert, si è concentrata sulla fabbricazione mediante la tecnica di nanoindentazione di nano giunzioni magnetoresistive ad effetto tunnel comprendenti manganite (LSMO) e cobalto come materiali ferromagnetici e Alq3 come barriera organica. I nanodispositivi hanno mostrato magnetoresistenza fino a 300% a basse temperature, un record di efficienza paragonabile a quanto si ottiene in MTJ inorganiche. Ciò che ha reso la ricerca ancora più affascinante è legato al segno positivo della magnetoresistenza tunnel, opposta a quella misurata in dispositivi di iniezione (risultati ottenuti in una ricerca indipendente di ISMN-CNR). Questo risultato inaspettato ha permesso di evidenziare come la funzionalità dei dispositivi spintronici organici dipenda dalle proprietà dell'interfaccia ibrida organico-inorganico. In particolare, la variazione di segno (la selezione di spin) è dovuta all'effetto di prossimità interfacciale, che porta ad un diverso allargamento dei livelli energetici spin up e spin down del materiali organico a contatto con il materiale ferromagnetico. Anche se l'effetto è totalmente confinato a livello di interfaccia, la corrente dell'intero dispositivo ne è fortemente modificata. Il lavoro include anche un modello quantitativo che getta le basi per un "tailoring" intelligente delle proprietà magnetiche interfacciali in dispositivi ibridi. Questa ricerca ha avuto grande rilievo ed ha permesso di tracciare l'agenda di ricerca per i prossimi anni nel campo della spintronica organica: nel 2011 è stato finanziato da UE un progetto integrato (HINTS) comprendente 14 partner europei, di cui ISMN-CNR è coordinatore, che svilupperà ulteriormente questi aspetti, cercando di stabilire un ponte tra la ricerca scientifica e possibili applicazioni tecnologiche.

Autori: C. Barraud, P. Seneor, R. Mattana, S. Fusil, K. Bouzehouane, C. Deranlot, P. Graziosi, L. E. Hueso, I. Bergenti, V. Dediu, F. Petroff, A. Fert

Titolo: Unravelling the role of the interface for spin injection into organic semiconductors

Rivista: Nature Phys.

Anno: 2010

Riferimenti bibliografici: 6 (2010), pp. 615-620