上科大宁志军教授课题组《ACS Mater. Lett.》：手性钙钛矿的理性设计及其在自旋光电子学和自旋电子学的应用

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手性钙钛矿结合了手性引起的自旋选择性和钙钛矿优异的光电性能，同时具备空间反演对称性破缺和强自旋轨道耦合效应，为自旋电子学和自旋光电子学材料提供了新的研究方向。近几年来，手性钙钛矿引起了广泛的研究兴趣，基于手性钙钛矿的自旋极化发光二极管、自旋极化探测器、自旋阀等器件均在实验上得到实现，显示出手性钙钛矿在自旋电子学和自旋光电子学器件的巨大应用潜力。 上海科技大学宁志军教授课题组整理了目前手性钙钛矿的研究成果，并提出了一些在手性钙钛矿方向的发展机遇及挑战。文章首先介绍了目前钙钛矿中常用的手性的引入方法以及对材料手性的光学、电学表征，并总结了目前手性钙钛矿在自旋电子学和自旋光电子学的应用的一些重要进展，然后着重分析了手性引起的自旋选择性机理及目前关于手性钙钛矿的理论研究。最后，作者从手性钙钛矿的结构设计和理论研究方面提出了几个值得研究的方向，包括卤素修饰手性分子；非铅手性钙钛矿；圆二色谱的理论计算；非平衡态格林函数方法计算自旋输运性能等。此外，作者还指出了手性钙钛矿在自旋光电子学和自旋电子学的应用中还需要进一步考虑的自旋弛豫机制、器件的效率及工作温度等因素。相关工作以“Chiral Perovskite Spin-Optoelectronics and Spintronics: Towards Judicious Design and Application”为题，发表于《ACS Materials Letters》，宁志军教授课题组魏旗为第一作者。 
图1. 目前手性钙钛矿主要研究方向的总结 
图2. (a)手性钙钛矿中常用的手性分子；(b)手性钙钛矿晶体结构；(c)手性配体表面诱导手性钙钛矿纳米晶；(d)钙钛矿纳米晶与手性凝胶共自组装。 
图3. (a)手性分子盐及手性钙钛矿的圆二色谱；(b)圆偏振发光光谱及其随温度的变化；(c)手性钙钛矿的自旋极化输运特性。 
图4. (a)室温圆偏振发光二极管；(b)圆偏振光探测器；(c)自旋阀；(d)体光伏效应。 
图5. (a)非手性及手性材料对应的电偶极矩和磁偶极矩示意图；(b)理论计算的圆二色谱与实验测量结果的对比；(c)手性钙钛矿的能带劈裂；(d)手性诱导的自旋选择性的理论研究。

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https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.1c00274

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