分子自旋链上自旋激发诱导的磁电阻与自旋电子学各向异性

对纳米客体（如原子或分子）的量子性质进行电学操控，通常借助扫描隧道显微镜与横向结实现，这类模型器件中的纳米输运路径已为人熟知。实际应用要求将此类知识迁移至嵌入垂直固态结中的纳米客体，得益于铁磁电极与高质量界面，此类结可有利地利用自旋电子学来调控这些量子性质。这里的挑战在于确定器件中有效的、埋藏的纳米输运路径，并通过将器件面积从宏观缩小至纳米尺度、同时保持异质结构跨界面高结构/化学质量，使这些纳米客体电学参与该路径。我们开发了一种无抗蚀剂、无溶剂的低成本工艺，可从整体原位生长的异质结构制备纳米柱器件，并用以研究两个 Fe 与 Co 铁磁电极间穿过功能性磁性 CoPc 分子层的磁输运。我们观察到，穿过 CoPc 分子自旋链的自旋翻转输运如何促成一种特定的磁电阻效应，并通过自旋电子学各向异性改变纳米结的磁性。在此过程中，借助磁输运的宏观自旋模型，我们沿有效纳米输运路径辨识出三个磁单元。我们的工作优雅地将此前松散关联的自旋翻转谱、磁交换偏置与分子自旋链所致磁输运等概念，在固态器件中联系起来。我们尤其测得 Fe 层埋藏原子与同 CoPc 层接触形成所谓“自旋界面（spinterface）”的原子间磁解耦的 5.9 meV 能量阈值。这为这一有前景的低功耗信息编码单元的实验能量学提供了首次洞见。