近日，山东师范大学物理与光电学院胡贵超教授课题组在自然指数期刊《Physical Review B》上发表题为“Spin filtering induced by quantum interference in organic antiferromagnetic junctions”的研究论文。山东师范大学为唯一论文署名单位，博士研究生马晗为第一作者，胡贵超教授为通讯作者。
在自旋电子学领域，自旋过滤是实现高自旋极化电流的重要手段，也是构建高性能低功耗自旋器件的前提。在过去的研究中，人们实现自旋过滤的基本原理往往是基于铁磁材料设计构造自旋劈裂的电子隧穿势垒，从而调制不同自旋电子的隧穿几率。反铁磁材料具有零净磁矩和高稳定性等优势，在超快磁动力学和信息存储方面被广为关注。然而，由于其能态的自旋简并性，反铁磁体中的自旋极化输运鲜有涉及。在本文中，作者提出了一种基于有机反铁磁分子结的新型自旋过滤机制，指出即使在能级自旋简并的体系，也可通过相消量子干涉(DQI)效应实现自旋过滤效应。
在研究中，作者基于反铁磁的并苯分子，利用非磁电极的间位连接，构造了具有DQI效应的有机反铁磁器件。结果发现，电子透射谱在费米能级附近出现了自旋劈裂的DQI特征谷，从而在低偏压下产生接近100%的自旋极化输运。机理分析表明，该效应来源于分子反铁磁自旋密度分布对DQI效应的调制。由于体系前沿轨道波函数的自旋相关性，使不同自旋通道对应的DQI反共振位置发生偏移。研究结果被第一性原理计算证实。该研究揭示了反铁磁序与量子干涉效应协同产生自旋过滤的新机制，为有机反铁磁分子在自旋电子学领域的应用提供了新的方向。
以上研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1103/b1hn-lvyy
