半导体重大突破！他，发完Science，3年后再发Nature！

第一作者：Matthew P. Hautzinger

通讯作者：Matthew C. Beard

通讯单位：美国国家可再生能源实验室

Matthew C. Beard教授，博士毕业于耶鲁大学，现为美国可再生能源国家实验室Senior Research Fellow，同时任有机无机半导体能源中心（CHOISE）的主任，该中心是由美国能源部科学办公室资助的能源前沿研究中心。Matt Beard博士获得一系列国家和国际奖项，包括2012年被推选为美国物理学会会士，2014年获得美国可再生能源实验室杰出研究的主任奖，2019年英国皇家化学会Chemical Dynamics Award，同时被推选为英国皇家化学会会士等等。

论文速览

在室温且无磁场条件下，半导体结构中的自旋积累是实现更广泛的光电功能的关键。由于半导体界面自旋注入固有的低效率，目前的研究受到限制。

本论文报道了在室温下，无需外加磁场条件下，通过手性卤化物钙钛矿/III-V半导体界面实现自旋积累的突破性研究。

研究团队展示了在标准半导体III-V (Al_xGa_1−x)_0.5In_0.5P多量子阱发光二极管中，通过手性钙钛矿/III-V界面注入自旋极化的载流子，并通过圆偏振光的发射检测到自旋积累，其偏振度高达15%。通过截面扫描开尔文探针力显微镜和截面透射电子显微镜等对界面进行了表征，显示了纯净的半导体/半导体界面，且费米能级能够达到平衡。该发现表明，手性钙钛矿半导体可以转变成熟的半导体平台，使其也能控制自旋。

图文导读

图1：发光二极管light-emitting diode，LED示意图和界面表征。

图2：(R/S-MBA)₂PbI₄/(Al_xGa_1−x)_0.5In_0.5P自旋LED的圆偏振电致发光（CP-EL）发射。

图3：波段对准和LED操作。

总结展望

本研究成功实现了室温下无需外加磁场的手性钙钛矿半导体与III-V半导体的直接接触，并且该手性钙钛矿半导体在器件堆叠中表现得像另一种半导体。

这种集成转变了现有的商业相关的III-V LED，从控制光和电荷转换的常规LED半导体结构，到现在也能控制自旋到光的转换。研究发现为开发新型自旋电子学设备和集成光电子学平台奠定了基础。

文献信息

标题：Room-temperature spin injection across a chiral perovskite/III–V interface

期刊：Nature

DOI：10.1038/s41586-024-07560-4

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