Alq$_3$ 薄膜中的氧掺杂与极化子磁耦合

关于有机自旋阀器件性能背后的物理机制仍理解不全。据若干近期模型，自旋输运发生于有机半导体带隙内的杂质能带中。这似乎被近期使用 La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$/Alq$_3$/AlO$_x$/Co 器件的实验所证实。所报道结果暗示磁电阻与 Alq$_3$ 间隔层中可变氧掺杂间可能存在关联。本文中，我们通过第一性原理计算研究 Alq$_3$ 薄膜中 O$_2$ 分子与离子的电子与磁性质，以确定氧在 La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$/Alq$_3$/AlO$_x$/Co 器件的自旋输运中是否起重要作用。结论为否。事实上，我们表明 O$_2$ 分子不形成杂质能带且彼此间无磁相互作用。相反，我们提出自旋输运可能由 Alq$_3^-$ 离子间的直接交换耦合所实现。