科研进展

胡贵超教授课题组在Physical Review B上发表研究论文

时间: 2024-06-26      作者:

近日,山东师范大学物理与电子科学学院胡贵超教授课题组在物理领域国际著名期刊《Physical Review B》上发表了题为“Role of breathers in the organic spin Hall effect”的学术论文。山东师范大学为论文第一署名单位,研究生王储为第一作者,通讯作者为胡贵超教授。

自旋霍尔效应可实现电流和自旋流的相互转换,是凝聚态物理自旋电子学前沿研究领域。探索有机材料中的自旋霍尔效应,并揭示有机材料自身独特的结构物性在自旋霍尔效应中的作用,不仅在设计柔性器件方面具有应用前景,更具有重要的理论意义。胡贵超教授课题组近年来发展了一套模拟二维有机自旋-轨道耦合体系极化子输运的动力学方法,揭示了极化子输运下有机聚合物体系中的振荡自旋霍尔效应现象,并首次提出了有机体系中电声耦合晶格畸变可大幅增强电子斜散射的物理机理,为克服有机弱自旋轨道耦合带来的瓶颈提供了有效的途径[Phys. Rev. B 106, 144309 (2022); Phys. Chem. Chem. Phys. 25, 7763 (2023); Phys. Rev. B 109, 014314 (2024)]。

然而,当前人们对有机晶格畸变斜散射的细节理解仍不充分,尤其在极化子动力学过程中,晶格畸变不仅包括电荷引起的极化子晶格畸变,还包含电场多余能量引起的呼吸子晶格畸变。这两种晶格畸变在有机自旋霍尔效应中分别发挥的作用仍不清晰。在本工作中,作者通过在晶格牛顿方程中引入一阻尼项,实现了对呼吸子幅度的有效调控。通过研究自旋霍尔效应随呼吸子幅度的变化,发现呼吸子在自旋霍尔效应中的贡献可达73%,并依赖于链间耦合强度。作者进一步提出了可通过控制电场强度和聚合物链长,调制呼吸子幅度,进而提升有机自旋霍尔效应。该工作不仅加深了人们对有机自旋霍尔效应微观机理的理解,也为设计提升有机自旋霍尔效应提供了潜在的有效途径。

以上研究获得国家自然科学基金资助。

论文链接:https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.109.224314