自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发

郑超; 周琪; 崔东岳; 张景瑜; 张淑炜; 朱辰熙; 陈润锋

doi:10.7536/PC20250411

化学进展 ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (10) :1410-1427 DOI: 10.7536/PC20250411

综述与评论

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自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发

郑超 ¹ ,
周琪 ¹ ,
崔东岳 ¹ ,
张景瑜 ¹ ,
张淑炜 ¹ ,
朱辰熙 ² ,
陈润锋 ¹^,^*

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Spintronic Optoelectronic Effects and Material Developments of Organic Semiconductors

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摘要

有机半导体不仅具有优异的光电性能，还兼具轻薄、柔性、可设计、易加工和低成本等优势。近年来，通过引入“自旋”自由度，有机半导体的光电子效应和材料研究又在新的维度上得到了拓展，为新材料开发、新功能调控和新器件应用提供了新思路。本文对有机半导体自旋光电效应相关的研究进展进行了系统综述，深入探讨了自旋极化电子的注入、输运及弛豫机制，介绍了各类有机自旋电子器件及其运行机理，系统总结并探讨了各类有机自旋半导体材料，包括小分子、聚合物、激基复合物及有机/无机杂化材料，及其在自旋阀、自旋发光二极管、自旋光伏器件和自旋场效应晶体管等器件中的应用进展，最后对有机自旋电子学的未来发展方向进行了展望，期望能为该领域的后续深入研究提供有益参考。

Abstract

Organic semiconductors have exhibited not only excellent optoelectronic properties， but also many unique advantages such as lightweight， flexibility， easy processability， and low cost. In recent years， the introduction of the 'spin' as a new degree of freedom into organic semiconductors expands the research of organic optoelectronic effects and material studies into new dimensions， providing novel approaches for developing new materials， regulating new functionalities， and designing innovative devices. This article systematically reviews recent progress in spin-related research of organic semiconductors， thoroughly exploring the injection， transport， and relaxation mechanisms of spin-polarized electrons. It introduces various organic spintronic devices and their underlying physical principles， comprehensively summarizes different types of organic spin-semiconductor materials including small molecules， polymers， exciplexes， and organic/inorganic hybrids， along with their applications in devices such as spin valves， spin light-emitting diodes， spin photovoltaic devices， and spin field-effect transistors. Finally， we provide perspectives on future development directions in organic spintronics， aiming to offer valuable references for subsequent in-depth research in this perspective investigation field.

Contents

1 Introduction

2 Organic spin photoelectron effect and spin devices

2.1 Spin photoelectronic effect

2.2 Organic spintronic devices

3 Organic spintronic materials

3.1 Magnetic/non-magnetic organic spin materials

3.2 Small organic molecules

3.3 Polymers

3.4 Exciplexes

3.5 Organic-inorganic hybrid materials

4 Conclusions and outlook

Graphical abstract

关键词

自旋电子学 / 有机电子学 / 有机半导体 / 有机光电材料 / 有机自旋器件

Key words

spintronics / organic optoelectronics / organic semiconductors / organic optoelectronic materials / organic spintronic devices

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郑超, 周琪, 崔东岳, 张景瑜, 张淑炜, 朱辰熙, 陈润锋. 自旋光电效应与有机自旋半导体材料开发[J]. 化学进展, 2025, 37(10): 1410-1427 DOI:10.7536/PC20250411

Chao Zheng, Qi Zhou, Dongyue Cui, Jingyu Zhang, Shuwei Zhang, Chenxi Zhu, Runfeng Chen. Spintronic Optoelectronic Effects and Material Developments of Organic Semiconductors[J]. Progress in Chemistry, 2025, 37(10): 1410-1427 DOI:10.7536/PC20250411

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1 引言

电子既有电荷又有自旋属性，传统电子学主要利用其电荷属性。1986年，巨磁电阻效应（GMR，有外磁场作用时材料电阻发生巨大变化）的发现开启了电子学研究的新纪元^[1-2]，并由此开辟了一门新的学科——自旋电子学。自旋电子学致力于利用电子电荷和自旋的全部属性，尤其关注电子自旋属性的调控与应用，近年来取得了重大发展，从基础物理到技术装置都有了显著进展，引发了基础物理的革命^[3-5]。创新性地利用电子的自旋可创制出具有全新物理性能的新概念半导体器件，出现自旋流、自旋压、自旋整流、自旋霍耳效应等新物理概念或现象；自旋电子器件在数据存储密度、处理速度和能耗方面具有显著优势，成为国际上广泛关注的研究热点前沿，被认为是未来电子学发展的重要方向^[6-8]。

有机半导体具有丰富的光学、电学和磁学特性且具有合成简单、成本低廉、能制成柔性材料、可大面积制备等优点，在有机发光二极管（OLED）、有机太阳能电池（OPV）、有机场效应晶体管（OFET）、有机化学和生物传感与成像、有机电存储等领域都有广泛的应用^[9-11]。在有机半导体中引入“自旋”，增加一个新的自由度，大大丰富了有机电子学的研究内容，为大量新型器件的创新提供了新的源泉^[12-13]。并且，有机材料的自旋耦合（SOC）较弱，导致自旋弛豫时间显著增长（可达微秒级）^[14]，比无机材料大几个数量级。更为重要的是，有机材料分子易于裁剪设计和合成制备，有助于有目的地构建具有特定结构的有机自旋材料，并可用于制备纳米器件乃至基于几个或单个分子的分子器件。基于与化学交叉的有机光电功能材料和与物理交叉的自旋电子学两个领域催生了有机自旋电子学，探索有机半导体在自旋电子学领域的新应用具有重要的基础研究价值和广泛的实际应用前景，推动了各领域的交叉发展^[15-16]。

2 自旋光电子效应与有机自旋器件

传统电子学只利用了载流子的电荷属性，利用电场来控制载流子的输运，而自旋电子学要考虑器件中电子的自旋特性，研究与自旋相关的电子过程。自旋极化电流依赖于载流子自旋取向的调控，单/三线态的本质差异源于不同的电子自旋排列，显著影响激子寿命与发光机制；自旋作为量子自由度，贯穿微观粒子相互作用到宏观器件功能全过程（图1），涉及物理、材料、化学、生物以及电子工程学等多个学科^[17-18]。自旋电子学中的电子行为与自旋或磁相关的相互作用密切相关，关键是要能产生自旋电流即自旋光电子效应，进而应用于各类自旋电子器件。

2.1 自旋光电子效应

自旋光电子效应涉及自旋极化电学输运和磁场效应两大性质，研究与自旋相关的各类现象，包括以下关键过程。

（1）自旋极化和自旋输运

对于铁磁金属和磁性半导体来说，自旋简并的电子能带发生分裂，导致自旋向上与自旋向下（自旋量子数为+1/2和-1/2）的电子密度不相等，从而形成自旋极化的载流子注入与输运^[19]。自旋极化率（P）可以表示为：

（1）

P = n ↑ - n ↓ n ↑ + n ↓

其中n_↑和n_↓分别为自旋向上和自旋向下的电子（载流子）数目^[20]。高度自旋极化的电子流通常具有显著的自旋效应，因此人们一直致力于探索和开发完全极化的（P=100%）的材料。自旋输运研究自旋角动量在材料中的产生、传输和检测过程，是自旋电子学中最核心的概念，涉及在电场、磁场、温度场等作用下电荷和能量的输运问题^[21-22]。

（2）自旋漂移-扩散理论

自旋漂移-扩散理论是描述自旋极化载流子在电场作用下输运行为的经典理论框架，是自旋电子学中分析自旋输运的核心模型^[23]。当半导体中没有空间电荷且材料匀质，携带不同自旋的载流子在电场驱动下形成的电流密度为：

（2）

j → ↑ (↓) = σ ↑ (↓) E → + e D n ∇ n ↑ (↓)

（3）

j → N = σ N E → + 2 e D n ∇ n

这里

σ ↑ (↓) = e n ↑ (↓) μ n

和

σ N = 2 e N μ N

分别是极化子和双极化子的电导率。E表示外加电场。D_n、μ_n、D_N和μ_N分别表示极化子和双极化子的扩散系数和迁移率，它们分别遵从爱因斯坦关系：

（4）

D n μ n = k B T e, D N μ N = k B T 2 e

其中k_B是玻尔兹曼常数，T是温度。

自旋漂移-扩散模型，被广泛用来研究载流子为电子或空穴的铁磁/半导体结构中自旋极化注入和输运现象。电荷载流子与其诱导的周围分子晶格畸变耦合形成的极化子是有机半导体中最重要的载流子形态，这种独特的准粒子形态对有机材料的自旋有着深刻且复杂的影响；两个带相同电荷的极化子被束缚在一起就形成了双极化子，此时总自旋为0，自旋信息消失，导致了宏观可探测的自旋极化信号的快速衰减^[24]。自旋在有机半导体中的传输可以通过跳跃机理、能带传输机理和隧穿机制进行：自旋跳跃传输是由波函数的重叠实现的，因此有可能实现高效率的自旋传输，适用无序或非晶态有机材料，但电子在局域态停留时间较长，通过超精细相互作用与核自旋的耦合概率增加，导致显著的随机磁场涨落；能带传输适用高度有序的有机单晶或薄膜，电子快速通过扩展态减少了与局域核自旋的相互作用时间，但经常遭遇声子散射，往往降低了自旋传输的效率^[25]；隧穿机制通过量子力学效应穿越势垒，在超薄层和界面层条件下存在，可通过量子相干性提升自旋保持能力，对自旋极化输运起关键作用^[26]。

（3）自旋弛豫及其机制

自旋极化的载流子与周围环境存在相互作用，导致自旋极化度随注入时间以及距注入点距离的增加而减小，这种情况称为自旋弛豫。两种主要的自旋弛豫机制为超精细相互作用和自旋轨道耦合：超精细相互作用是电子自旋磁矩和原子核自旋磁矩之间的磁相互作用^[27]，原子核的自旋角动量及磁矩对核外电子产生影响使电子光谱进一步分裂，但其能级分裂程度比精细结构还要小，所有称之为超精细相互作用，超精细相互作用是准静态载流子的主要自旋弛豫机制^[28]；自旋轨道耦合的本质是电子自旋磁矩和原子核产生的电场之间的相互作用，主要包括Elliot-Yafet （EY）、D’yakonov-Perel （DP）和Bir-Aronov-Pikus （BAP）三种机制^[29]。

EY机制表明已存在的自旋轨道相互作用不会引起自旋弛豫，只有当载流子在传输过程中发生动量散射时才会引起自旋弛豫，缺陷、杂质和声子散射均可引起动量散射从而导致自旋翻转。在有机物中SOC较弱，但是动量散射率非常高，这使得EY机制成为有机半导体的主导自旋弛豫机制^[30]。

DP机制在缺乏中心对称性的系统中占主导地位。半导体的布拉格点阵中存在两种不同的原子将产生反演不对称性，载流子在反演不对称固体中，在两次连续散射之间经历与磁场相关的拉莫进动，由于磁场的大小与载流子速度大小成正比，而对于不同速度的载流子产生的磁场不同，另外碰撞使有效磁场随机化并因此使自旋进动的取向随机化，导致初始自旋方向记忆丧失，这种机制被称为自旋弛豫的DP机制^[31]。

BAP机制是由电子-空穴交换相互作用引起的，该机制仅在电子和空穴波函数存在较大重叠的体系中起作用。如果空穴自旋翻转，则电子-空穴耦合将使电子自旋翻转，从而导致电子的自旋弛豫。这种自旋弛豫机制是双极性半导体的主要弛豫机制，在单极性半导体中只有电子或空穴传输因此不存在这种自旋弛豫模式^[32]。

（4）自旋扩散长度

自旋扩散长度（L_s）是自旋极化电子（或空穴）在材料中传播时，其自旋极化度衰减至初始值的1/e（约37%）所需的平均距离^[33]，可表达为：

（5）

L s = D · τ s

其中D为载流子的扩散系数、τ_s为自旋弛豫时间。自旋扩散长度是自旋电子学器件的核心参数，反映了材料维持自旋极化的能力：L_s越长，自旋极化电子在传输中损失越少，越有利于长距离自旋输运和穿过界面进入目标材料。

2.2 有机自旋电子器件

基于传统半导体材料的信息技术正面临摩尔定律已接近极限的挑战，兼具半导体（逻辑运算功能）和磁性（存储功能）双重特性的自旋半导体被认为是破解“后摩尔时代”难题的关键；以电子自旋作为信息的新载体，可以实现量子信息存储、传感和计算，从而解决目前微电子技术中的瓶颈，也让自旋电子技术成为引领未来的新一代微电子技术^[34-35]。与无机自旋器件相比，有机自旋器件不仅可以实现传统无机自旋器件的功能，而且在同一有机自旋阀器件中会同时测到正负磁电阻信号，这是因为有机分子与铁磁电极在界面会发生自旋杂化而产生独特的自旋界面。通过控制自旋界面，可以改变界面处分子能级展宽和偏移程度，从而实现对磁电阻信号的可控调制^[36-38]。常见的有机自旋电子器件包括磁阻/自旋阀、发光二极管、光伏器件、场效应晶体管和自旋忆阻器等。

（1）磁阻器件与自旋阀

利用材料的电阻随外加磁场变化这一磁阻效应可以构建磁阻器件，器件结构典型地采用三明治结构，在铁磁电极之间夹一层有机功能层，当有机层为绝缘层时，器件是磁性隧道结；当利用两个铁磁电极的相对磁化方向变化产生磁阻时，器件变成自旋阀。在自旋阀中，当两个铁磁电极磁化方向平行时，自旋极化载流子在检测电极处发生的自旋相关散射较弱，因此电阻较小；当两个铁磁电极磁化方向反平行时，由于自旋极化，载流子在检测电极处受到较强的自旋相关散射，此时电阻较大。自旋阀器件通常为铁磁层/非铁磁层/铁磁层结构，两个铁磁层分别作为自旋注入电极和自旋检测电极，非铁磁层的作用是对两个铁磁电极去耦合，同时允许自旋极化载流子由铁磁电极注入并在非铁磁层中传输，最后由另外一个铁磁电极检测和收集（图2）^[39]。胡文平、丁帅帅等对自旋界面进行设计和优化又提出了有机单晶自旋阀^[40]、栅控自旋阀^[41]等新结构、新概念自旋阀器件，大幅提升了有机自旋阀在信息存储和处理方面的能力。

（2）自旋发光二极管（Spin LED）

在电致发光器件中，电子和空穴在发光层中相遇形成激子，激子辐射复合产生光子从而发光。由于电子是费米（Fermi）子，具有的量子数为1/2，在激发过程中可形成25%的单线态或75%的三线态激子，单线态激子辐射跃迁发出荧光，因此有机电致荧光器件的内量子效率最高只能达到25％^[42]。研究在施加磁场条件下有机发光器件的性能变化，被称为自旋有机发光二极管器件（图3）。将自旋极化的电子和空穴同时注入半导体层，通过控制铁磁电极的相对磁化来控制单线态激发密度和发光强度，可达50％的荧光内量子效率，特别是自旋极化载流子在半导体激活区与空穴（或电子）复合产生左旋或右旋的圆偏振光，能以偏振光信息表达自旋量子信息^[43-44]。自旋有机发光二极管核心结构由载流子复合发光区和自旋注入端组成，通过自旋注入端将自旋极化的电子（或空穴）注入到发光层，根据光学选择定则与空穴（电子）复合产生左旋或者右旋的圆偏振光，所发射的圆偏振光的极化率与注入的电子（空穴）的自旋极化率相关。

（3）自旋光伏器件

自旋光伏器件可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合，进而实现基于电子自旋调控的全新器件功能^[44]，包括磁场调控太阳能电池开路电压，室温下利用特定操控模式实现可控完全自旋极化电流输出、磁控交流电信号输出、磁控电池开关等。自旋光伏器件具有自旋阀结构，由两个铁磁金属层和有机夹层组成；与传统的自旋阀一样，注入电极可将自旋极化的载流子注入到半导体中，自旋极化的载流子可在有机层中进行传输，最后由采集电极检测；不同的是，当把太阳光引入到该自旋阀结构中，将会产生光生自旋极化的载流子并形成内建光电场。在自旋阀工作模式下，一个铁磁电极用于向半导体层中注入自旋极化载流子，另外一个铁磁电极用于自旋检出，自旋极化的载流子通过有机半导体薄膜实现输运。在恒定偏压下，器件输出电流随两个铁磁电极的相对磁化方向变化而产生磁电流。孙向南等^[45]基于自旋阀器件结构和富勒烯分子材料提出了一种全新的分子自旋光伏器件（图4），该器件可在外部光、磁复合场作用下实现电子自旋和电荷输出信号的相互耦合，进而实现全新的器件功能。

（4）自旋场效应晶体管

自旋场效应晶体管是1990年由Das和Datta^[46]首先提出来的。铁磁电极源极和漏极具有相同的极化方向（即其中电子自旋的取向相同），以注入和收集自旋极化的电子；栅极电场使沟道中高速运动的电子的自旋发生进动或转动，当自旋变成反平行时即被漏极排斥而不导电——漏极排斥作用的强弱决定于自旋进动的程度，从而源漏电流受到栅电压的控制。如果在自旋场效应管中加入磁场，电导随磁场的变化也表现出很好的磁开关效应。研究表明，自旋场效应管的电导随中间层半导体的厚度和两边铁磁的磁化方向变化而呈现出明显的量子振荡效应，而且铁磁和半导体价带间的匹配性等对电导也有较大影响（图5）^[47]。

（5）自旋忆阻器

忆阻器是电阻、电容、电感之外的第四种电路基本元件，具有高速、低功耗、高集成度、兼具信息存储与计算功能等特点，被认为是最有潜力的未来逻辑运算器件^[48-49]。有机自旋忆阻器和自旋阀的结构依然很像，主要是将忆阻特性和自旋极化效应结合起来。自旋电子忆阻器的基本结构为磁性隧道结，通过自旋传递扭矩效应和自旋轨道转矩效应改变自旋极化电流对局部磁矩的影响，进而改变磁化方向（图6）^[50]。通过模拟人脑高效节能的运行模式，自旋忆阻器可将人工智能应用的能耗降至传统设备的1/100，具有更快的信息处理速度、更高的信息存储密度、更低的功耗、更好耐久性等。

3 有机自旋电子材料

有机半导体是由碳、氢、氧、氮等轻元素组成的晶体或无定形材料，分子间通过范德华弱作用力有序或无序堆积，系间窜越和超精细耦合作用较弱，具有很长的自旋弛豫时间和弛豫距离，可以比较好地实现对载流子的自旋调控以充分利用其载流子的自旋特性，充分发挥载流子的电荷自由度和自旋自由度，已成为研究自旋载流子输运理想的候选材料^[51-52]。

有机半导体的导电性源于其π共轭结构，具有较低能量的π轨道（最高占据轨道，HOMO）类似于无机材料的价带，而较高能量的π^*轨道（最低未占据轨道，LUMO）类似于导带，带隙约为1.5~3.0 eV；电子可以在有机半导体分子中离域，但是不能在整个有机半导体固体中离域，因此有机半导体中的电荷传输主要依赖分子间相互作用，而非连续的能带。有机半导体激子束缚能大、寿命长，从而易于调控和材料的多功能设计。但是，电荷迁移率普遍较低，并且有机材料中分子排列的无序性会增加载流子散射，导致载流子传输速度慢、性能不均匀，即使自旋寿命长，自旋扩散长度仍有限；同时，较长的自旋寿命也对自旋调控构成了挑战，需从有机半导体自身结构设计出发结合界面工程、外加电场/磁场/光场协同展开；此外，有机材料易受湿度、氧气或光照影响，不耐高温，可能发生降解，同时有机材料与金属电极间的能级失配及界面缺陷可能导致自旋注入效率低下，从而制约有机自旋器件的整体性能^[53]。

3.1 磁性和非磁性有机自旋材料

铁磁性材料之所以具有自旋电子效应，是因为它们独特的电子结构，铁磁性金属或金属氧化物外层电子的交换作用使得自旋向上和自旋向下电子的密度在Fermi面上存在差异，从而导致不同自旋方向电子电流的不同，即自旋电流。如果有机材料的电子结构或者自旋作用与铁磁性金属材料类似，那么自旋电子效应同样会呈现^[54]。有几种理论模型可以用来解释有机材料的磁性，包括：（1）正交分子间轨道模型，由于轨道正交，重叠积分为零，交换积分将占主导，而交换积分通常大于零从而导致铁磁性；（2）自旋极化模型，由于正负自旋态电子的不一致，使得材料出现磁性；（3）分子间电荷转移模型，分子间电荷转移产生了阳离子自由基（D^+）和阴离子自由基（A^-），该D⁺A^-双自由基可以处于三线态，拥有平行的自旋和铁磁性；（4）高自旋基态模型，由于分子内未成对电子的平行排布，使得材料的基态为三线态，从而表现出磁性，该模型常适用于聚合物材料。因此，有机自旋电子材料的设计时有两个基本原则：（1）分子中引入具有不成对电子的顺磁中心（自由基）；（2）邻近的顺磁自旋中心有足够强的相互作用以产生正的交换积分^[55]。

此外，非磁性有机半导体材料在外加磁场时，也可以表现出电流、电致发光、光致发光和光电流的磁响应，这与依赖于磁场的单线态/三线态激子比率有关，当外加磁场强于自旋轨道耦合时，电子-空穴分离距离决定了是否可以通过自旋交换相互作用激发单线态-三线态能量差和磁塞曼分裂之间的竞争来激活磁场效应^[56]。目前，已经有多种有机材料被发现具有自旋电子效应^[3,57]，首先是小分子材料，可以含金属也可以是纯有机的，其次是聚合物材料、激基复合物，甚至是有机无机杂化材料，如钙钛矿材料。有机自旋半导体材料的设计与开发已经呈现出百花齐放的状态。

3.2 有机小分子

有机小分子材料在有机自旋光电器件开发中起到了非常重要的作用，包括平面共轭分子、金属配合物、富勒烯及其衍生物等。最早用于有机自旋器件的小分子材料是六噻吩（Sexithienyl，T6）和8-羟基喹啉铝（Alq₃）^[58-59]，随后基于8-羟基喹啉的金属配合物^[60-62]、酞菁（Phthalocyanine，Pc）及其金属配合物、富勒烯及其衍生物以及其他的小分子材料也不断被开发出来^[63-64]（图7）。在有机自旋器件中，有机小分子材料的主要优势在于器件制备中通过热蒸镀的方法比较简便，可以通过改变基底的温度控制中间层的形貌，有机层和金属层都可以通过蒸镀制备无需破坏真空环境，并且有机分子在超高真空蒸镀下是无定形生长的，可获得平整的有机薄膜表面。

（1）金属配合物

Alq₃合成简便、提纯容易、成膜性好、载流子传输能力强、发光性能高，是具有代表性的有机自旋电子材料。2004年，在LSMO（La_2/3Sr_1/3MnO₃）/Alq₃/Co自旋阀器件中首次观察到巨磁电阻效应（GMR），磁电阻变化率（MR）达到40%^[58]。Barraud等^[65]将LSMO/Alq₃/Co制成纳米级别的磁性隧道结，获得的MR高达300%，这是由于界面自旋相关的金属/有机分子杂化显著增强了有效极化。最近，Yang等^[66]基于Alq₃采用具有明显电子相分离的（La_2/3Pr_1/3）_5/8Ca_3/8MnO₃薄膜作电极，取得了高达440%的MR。除了Alq₃，与其结构相似的喹啉配合物也具有较好的性能。基于新型镧系喹啉分子NaDyClq制备的自旋阀器件，可以通过分子的化学多样性来控制和电子自旋调控，与NaDyClq膜直接接触的NiFe和Co电极的交替能够控制器件磁阻（MR）信号的开关^[67]。Alq₃、Gaq₃和Inq₃都具有自旋极化的界面态，三种喹啉配合物在界面性质上几乎没有差别，配位金属离子影响很小，这类材料均具有Alq₃合成简便、提纯容易、成膜性好等优点。最近，Hsu等^[68]将顺磁性的Fe引入喹啉制备了Feq₃，发现电子可以从Co转移到Feq₃，使得Fe³⁺变为Fe²⁺并且在Co/Feq₃界面处形成自旋极化，因此Fe²⁺与铁磁性的Co接触后也表现出铁磁性，因此在金属/有机物界面间的氧化还原是自旋极化产生的主要原因也是制备自旋光电器件的关键。

与Alq₃类配合物不同，酞菁（Pc）及其金属配合物能够自组装在基底表面形成组织良好的结构，而且相应的电子性能和界面都可以用不同的金属表面和中心离子进行调控。不同的中心配位离子，包括Cu²⁺、Co²⁺和Fe²⁺，金属酞菁分子可在Co表面化学吸附形成杂化的界面态，并且这些界面态可以使用不同的化学吸附分子进行调控，获得更多样性的自旋选择的注入^[69]。

Barraud等^[70]制备了纳米级别的Co/CoPc/Co磁性隧道结，获得了反式隧道磁电阻效应（图8），这是因为在Co/CoPc界面的顶部和底部不同的耦合长度导致相反的自旋极化。Sun等^[71]研究了氟代CuPc（F₁₆CuPc）在Co/AlO_x/F₁₆CuPc/NiFe结构中的MR性能，采用低温沉积技术制备的光滑非晶相F₁₆CuPc薄膜具有长达180 nm的自旋扩散长度以及295 K下MR超过4%。铽双酞菁配合物（Tb[PcPO₃Et₂]₂）与LSMO表面具有共轭健，表现出较强的杂化功能，其MR特性在不同温度区间（高于或低于50 K）明显不同。

（2）富勒烯与石墨烯及其衍生物

不含金属的有机化合物也可具有自旋传输特性，富勒烯是其中最重要也是研究最多的^[72]。富勒烯机械强度很好并且在蒸镀金属电极时能抵抗金属的扩散，含量达99%的¹²C原子核无自旋特性，富勒烯没有超精细相互作用，因此其自旋传输比较简单、自旋弛豫时间较长^[73-74]。富勒烯中的C₆₀最早在自旋电子学中被研究，它在室温下具有长达110 nm的自旋传输长度。随后，Liang等^[75]发现C₇₀膜表现出比C₆₀膜更长的自旋扩散长度，这是因为在Co/富勒烯界面不同的轨道电子杂化导致不同的自旋极化，而Zhang等^[76]认为C₇₀对称性较低导致了较大的自旋散射。另外，二维（2D）铁磁体在新概念自旋电子学中也具有惊人的潜力，普遍认为大多数报道的本征2D铁磁体居里温度远低于室温。此外，发现在CoO表面吸附C₆₀分子将导致电荷再分布，进而改变Co原子d轨道和O原子p轨道的电子占据，由此增强CoO中Co原子的反铁磁耦合以及磁性的稳定性^[77]。最近，Lv等^[78]利用表面合成和固相反应，通过原子级控制制备出磁性非对称石墨烯纳米带，其非对称的锯齿形边缘打破了材料的自旋对称性，展现出特殊的铁磁性边缘态，获得了全球首个一维铁磁性碳链，为组装新一代稳健的自旋阵列提供了新途径。

（3）大共轭分子

具有大共轭平面分子的自旋特性研究是近年来的关注焦点^[47]。Tajima等^[79]基于醌型苯并二噻吩结构，合成了一种具有高半导体性能的化合物，该分子的二极管器件在低于100 mT的磁场中电流变化较大且强烈依赖于测量温度；并且，随着高温下三重双自由基的数量增加，磁导率（MC）值增加，在120 ℃时达到-19.4%，是迄今为止有机分子最大的负MC，证明了MC和三重态双自由基浓度之间具有强相关性。丁帅帅等^[40]基于并五苯衍生物大面积薄层单晶构筑了有机单晶自旋阀，获得高达17%的磁阻，并且在厚达457 nm的单晶中仍然可以观察到自旋输运。

最近，马於光团队^[80]利用苝酰亚胺（PDI）分子的高电子亲和势特点，通过离子化获得PDI阴离子溶液，并借助控制分子自组装过程形成了紧密堆积的PDI晶体，随后发现自发氧化过程产生了亚稳态的高密度自由基，从而在PDI自由基晶体中观察到室温铁磁性，其居里温度超过400 K，室温下饱和磁化强度达到 1.2 emu/g，同时材料表现出典型的n型半导体特性，室温的霍尔迁移率达到了0.5 cm²·V^-1·s^-1，呈现出典型的铁磁性特征，这是首次在有机半导体中发现室温铁磁性（图9）。胡文平等^[81]通过简便的溶液方法构建了自由基掺杂有机共晶，所得荧蒽- 7，7，8，8-四氰基醌二甲烷有机共晶自由基，由于自由基诱导的电荷转移相互作用的增强，表现出更强的铁磁性和导电性，矫顽场为96 Oe，居里温度接近400 K。

（4）手性光电分子

由于非手性有机材料的轨道角动量几乎可以忽略不计，手性和铁磁性并存的手性光电分子因为具有自旋与手性光之间的耦合，空间对称性和时间对称性的同时破缺对拓宽手性材料的自旋电子学应用并挖掘手性材料的更多物理性质非常重要^[82-83]。有机手性分子诱导自旋选择的过程主要依赖隧穿机制，在短程分子结或单层结构中表现显著；在特定条件下，如比较厚或无序体系中也可能涉及跳跃传输的辅助作用，而削弱自旋选择性；能带传输在有机手性材料中几乎不发挥作用。秦伟等^[84]报道了一对有机手性对映体亚铁磁体，由供体和受体分子的螺旋桨状排列引起的分子扭转引起手性，手性晶体中给受体之间电子-声子耦合的差异产生了亚铁磁性。由于自旋极化明显依赖于手性，在10 K时，右旋亚铁磁性晶体的磁化强度比左旋晶体大300%；激发和复合过程与这些手征亚铁磁体中的自旋、声子和手征轨道密切相关，大大丰富了有机自旋电子学研究的内容和材料设计方法（图10）。随后，他们发现热活化延迟荧光（TADF）手性对映体的单重态和三重态能量差随着手性的强度而增加，手性轨道诱导的自旋简并消除可以增强自旋弛豫，在外加磁场作用下圆偏振发光（CPL）得到了增强^[85]。

Crivillers等^[86]制备具有一个（mPTM）或两个（bPTM）端基苯乙炔的浆状全氯三苯甲基自由基，苯乙炔可以与金反应从而将mPTM和bPTM接枝到金表面，尽管mPTM和bPTM具有手性和顺磁特性，但是没有观察到手性诱导自旋现象，可能是因为其消旋能垒（22 kcal/mol）较低。Kim等^[87]采用手性胺有机配体制备了手性的金属卤化物半导体，发现这类材料在旋涂过程中沿面外方向生长从而获高度c轴取向和高结晶度，因此获得了良好的手性诱导自旋效应，R和S型金属卤化物半导体的MR值分别达到43%和41%。2023年，Yamamoto等^[88]在有机手性超导体超导转变温度附近的磁电阻测量中，同时观察到自旋轨道相互作用的有效增强和一对相反极化的自旋，得到的自旋极化比Edelstein效应的自旋极化高出几个数量级，表明自旋-轨道相互作用得到了有效的增强，这与手性分子两端的反平行自旋极化有关。电子-手性相互作用显著影响手性导体中的电荷和自旋传输，Narcis等^[89]基于螺旋烯单分子结成功制备了组合的磁二极管和自旋阀器件，磁二极管行为可归因于电子在手性介质中的角动量与磁场之间的相互作用，而自旋阀功能则源于电子自旋和手性介质之间的相互作用，这种电子-手性相互作用在原子尺度上的共存及其功能集成进一步拓宽了自旋电子学的研究。

（5）有机自由基

有机自由基具有丰富的自旋翻转和发光行为，近年来在OLED等领域表现突出^[90-91]，同时含稳定自由基的开壳层分子拥有未成对电子也具有独特的磁性响应行为，并由于其弱自旋轨道耦合和超精细相互作用成为一类重要的有机自旋电子材料^[92-93]。Boudouris等^[94]将非共轭四甲基哌啶氧化物（TEMPO）与液晶结构相结合制备了TEMPO基稳定自由基衍生物，发现它们在晶体条件下具有室温下高达~15.6 s·m^-1的导电率，并且在10 K时观察到2 T磁场下100%的MR值，单晶分析表明自由基之间的距离较短（仅为6.1 Å），这导致了它们在宏观尺寸下的高电导率和磁场响应性。具有主链-侧基相互作用和低玻璃化转变温度的非晶态非共轭自由基聚合物，由于主链和侧基之间的强耦合作用，在固态下能够快速电荷传输，电导率高于32 s·m^-1，在1.5 μm厚的薄膜上可保持98%的光学透明度^[95]。Casu等^[96]在多晶Co表面沉积一层芘衍生物自由基单分子层，发现有机分子与金属原子的电子杂化能影响Co的电子结构，导致Co原子磁矩下降而有机分子失去自由基性质，表明通过设计能够吸附在铁电材料表面的自由基分子将是构建自旋材料的一种重要方式。Mannini等^[97]制备了手性分子自由基（ESAc，见图7）并将其以单分子层沉积到金的表面，通过EPR探测到了顺磁信号（图11），所制备的器件表现出手性诱导的自旋选择性，磁导电原子力显微镜探测到室温下MR值为60%，这是首次在有机自由基中观察到手性诱导自旋效应。

（6）其他小分子

目前还有很多无金属的有机自旋材料，比如说红荧烯（Rubrene）。红荧烯载流子迁移率高、化学稳定性好，第一个全有机的自旋阀器件就是基于红荧烯^[98]。最近，Zhang等^[76]采用Fe₃O₄作为铁磁电极，发现红荧烯的MR在室温下达到6%；Li等采用自旋泵器件研究红荧烯的自旋传输，测得的自旋传输长度为132 nm、自旋寿命为3.8 ms^[99]。类似于红荧烯，浴铜灵（Bathocuproine）也广受关注，它具有优秀的空气稳定性、机械延展性核室温自旋传输特性^[71,100]。此外，6，13-双（三异丙硅基乙炔基）并五苯表现出24 nm的自旋扩散长度^[101]。

Gallego等^[102]在理论上研究了二茶酚在外界磁场条件下的电子传输，预测在1.1 V下会有约-0.07%的MR值。张闯等通过毛细管桥组装方法制备了红荧烯微晶（图12），其光致发光在10 mT磁场中降低了>40%，这是因为磁场下发光依赖于涉及三重态-三重态对的单重态-三重态转换，辐射衰减过程的单重态裂变和三重态聚变有显著的磁场依赖性^[103]。另外，微晶的尺寸对于磁光效应至关重要，因为它影响自旋态转换的光物理过程，也因如此可以通过控制微晶大小调控磁光效应，由此可设计芯片级光磁计，在广泛的频率范围内（从Hz到MHz）利用了卓越的低场灵敏度探测磁场强度，展示了一类新兴光自旋电子分子原型器件。

3.3 聚合物材料

有机自旋电子器件也可使用聚合物材料^[104-105]。聚合物与有机小分子材料相比具有如下优势，如易于实现溶液加工、低成本制备、高柔性等（图13）。聚合物自旋材料可分为三类：共轭聚合物、配位聚合物和铁电聚合物。

（1）共轭聚合物

许多具有不同共轭单元的共轭聚合物都可用于有机自旋电子器件，共轭单元包括噻吩^[106-107]、对苯撑乙烯^[108]、萘酰亚胺（NDI）^[109-110]、吡咯并吡咯二酮（DPP）^[111]、异靛蓝（IID）^[112]等。以P3HT为例，P3HT广泛应用在有机光伏器件（OPV）中。Ding等^[113]为了解决蒸镀金属电极时的渗透问题，发展了一种牺牲层转移技术定制有机半导体和铁磁电极之间自旋界面，获得了结构明确的金属电极和有机材料界面，该结构表现出明显且稳定的MR效应。在此基础上，他们还制备了La_2/3Sr_1/3MnO₃/P3HT/Co自旋阀，获得高达93%的MR值^[114]；Geng等^[106]使用P3HT系统研究了电荷分布对超精细耦合作用的影响，在单空穴器件ITO/PEDOT/P3HT/Au中发现，当退火温度升高提升P3HT结晶度之后，超精细耦合作用减弱，自旋扩散长度增加。沈保根等^[41]基于P3HT将应变电子学与有机自旋电子学相结合，首次构筑了具有栅极结构的聚合物自旋阀器件，利用有机/无机体系中独特的自旋界面效应，获得了高达281%的磁电阻，并通过栅极电压实现原位调控进而在单一器件中创造出10个稳定工作态，大幅增加传统自旋阀器件的存储密度。

基于NDI的D-A型共聚物在OPV和有机晶体管（OFET）中广为使用^[115-116]，其LUMO能级较低、电子传输性能优良。Zhang等^[110]制备了基于NDI共聚物P（NDI2OD-T2）的第一个自旋阀器件，MR值在4.2 K达到90%、在300 K为6.8%，表明D-A型共聚物在有机自旋器件中潜力巨大。同样基于NDI受体单元，Yu等^[109]制备了PNVT-CN-8等一系列D-A共聚物，这些聚合物材料表现出室温稳定的MR效应，并且发现烷基链增长或者氰基取代降低了MR效应，NiFe/Au/PNVT-CN-8/Co表现出负的MR效应，当底层铁磁电极从NiFe变成LSMO之后，MR值增大。基于DPP的D-A共聚物在有机自旋器件中也应用广泛^[117-118]，通过选择和优化给体和受体类型及其比例，可获得p型、n型或者双极性的载流子传输。Yu等^[110]采用DPP单元制备了一系列含不同烷基链的PTDCNTVT共轭聚合物，在PTDCNTVT-420/Co/Au器件中，长的烷基链表现出更高的MR效应（高达30%），不同的顶电极Co和NiFe同样对MR效应有显著影响，基于NiFe电极的器件MR值更高。同样，基于IID单元的共轭聚合物也发展迅速，表现出突出的场效应和光伏性能。Li等^[111]采用IID和氮杂IID（Azaindigo，AIID）制备了四种D-A共轭共聚物，发现引入吡啶N之后，电子结构被改变、MR效应增强；引入不同支化的烷基链之后，聚集结构发生改变，MR效应随烷基链的扩展而降低。许多具有不同共轭单元的共轭聚合物都可用于有机自旋电子器件，相关共轭单元包括噻吩^[106,119]、对苯撑乙烯^[108]、萘酰亚胺（NDI）^[109-110]、吡咯并吡咯二酮（DPP）^[111]、异靛蓝（IID）^[113]等。

（2）配位聚合物

配位聚合物是一种无机或有机金属的聚合物，含有联金属阳离子中心结构，是具有在三个维度上延伸的重复配位实体的配位化合物。因此，共轭聚合物只具有一维的共轭主链结构，而配位聚合物可以拥有二维甚至三维的共轭结构。著名的配位聚合物如金属有机框架材料（MOF），既含有金属离子/簇，又含有有机链接单元，早期MOF导电率低基本是绝缘的^[120]，最近发展的MOF已具备了半导体性质^[121-122]。在MOF中，有机链接单元有助于自旋传输，而具有高SOC的金属离子可以进行自旋调控，在这方面已经有不少综述论文报道^[123]。Song等^[124]是最早尝试MOF自旋器件的，通过逐层组装制备了二维六羟基三苯撑铜Cu₃（HHTP）₂）高度结晶和取向的共轭MOF薄膜，将其作为有机中间层发现自旋阀磁阻（MR）在10 K时可高达25%（图14），并且膜厚30~100 nm的范围内以及高温200 K情况下都能保持良好的膜厚适应性。冯新亮院士等在共轭配体上引入庞大的侧基，使二维共轭金属-有机框架（2D c-MOFs）材料从锯齿状堆叠到交错堆叠发生显著位错，从而在空间上削弱了层间相互作用，使得2D c-MOFs的电导率降低了6个数量级，而自旋密度则增加了30倍以上、自旋-晶格弛豫时间增加了60 μs^[125-126]。

二维共轭有机框架（2D COF）是结晶性的以层状方式堆积的有机多孔材料，具有优异的结构可调控性，是另外一类典型的配位聚合物。Cortes等^[127]对含苯环、硼嘧啶、三嗪等共轭环的2D COF进行了系统的理论研究，发现过渡金属的嵌入包括嵌入的用量和位置，都能显著改变2D COF 的电子性能、磁性和自旋特性。Yang等^[128]对室温下具有铁磁性质的二维石墨烯有机杂化（COFs/MOFs）量子点材料进行了理论设计，认为该二维磁性半导体材料居里温度可以升高到472 K，提出了基于TZGDs设计二维铁磁材料的可能性，促进了二维铁磁材料在磁量子点和分子磁体方面的研究。石墨烯作为二维（2D）层状材料，由sp²杂化碳的单原子厚六边形网络组成，具有高本征载流子迁移率和导热系数，较长的自旋扩散长度、较弱的固有自旋轨道耦合和有限的超精细相互作用，因此也被认为是下一代自旋电子应用的极有前途的材料。闫文盛等^[129]通过借助配位N原子嵌入孤立的Co原子，钴-氮-碳之间的轨道杂化形成铁磁交换作用，在石墨烯中获得TC高达400 K、饱和磁化强度为0.11 emu·g^-1（300 K）的强室温铁磁性。

（3）铁电聚合物

铁电材料是指在一定温度范围内具有自发极化，且极化方向能被外加电场改变的材料^[130-131]。铁电聚合物是指具有铁电性质的聚合物材料^[83]。铁电聚合物中偶极子同向有序排列形成具有自发极化的铁电畴结构，具有优异的介电常数与介电强度，是发展高储能密度薄膜电介质材料的理想选择。目前已报道的具有铁电性的聚合物包括聚偏氟乙烯（PVDF）、二氟乙烯-三氟乙烯共聚物P（VDF-TrFE））、奇数尼龙以及聚脲等，其中PVDF及其共聚物P（VDF-TrFE）目前研究最为广泛^[132-133]。Lu等^[35]使用PVDF将隧道磁电阻（TMR）效应成功集成到忆阻器中，具有薄有机势垒的La0.6Sr0.4MnO3（LSMO）/PVDF/Co忆阻器具有-266%的巨大TMR，发现结点中电压驱动的氟运动会在纳秒时间尺度内产生高达106%的巨大可逆电阻率变化，而从PVDF层中去除氟可以抑制隧道势垒中的偶极子场，从而显着增强TMR。此外，由于F掺杂后LSMO/PVDF界面自旋极化的强烈改变，TMR可以通过不同的极化电压进行调节，TMR与有机忆阻器相结合为开发用于存储和神经形态应用的高性能多功能器件铺平了道路^[134]。

3.4 激基复合物

激基复合物是两个不同种分子的聚集体，并且由于两分子间较强的相互作用而发生分子间电荷转移，由此产生了新的能级，为自旋翻转提供了丰富的通道，采用铁磁电极可构建激基复合物的自旋器件。采用给受体结构的激基复合物有助于构建单三线态能级差很小的热活化延迟荧光材料，这里材料可以通过反系间窜越有效利用三线态发光，在传统OLED器件有非常不错的表现，而且其电致发光可受磁场调控，制备自旋OLED器件。庞智勇教授等使用m-MTDATA作为给体、3TPYMB作受体制备了TADF激基复合物型自旋OLED器件，在不同电压和温度下均观察到了磁响应电致发光现象^[135]。马东阁等^[136]在单一有机器件中采用了两种对磁场具有不同响应行为的激基复合物，在固定偏置电压下甚至不需要任何铁磁电极实现了极性可调的室温磁导，在暗态条件下基态电荷转移复合物的超精细耦合作用占主导导致负的磁导，而在光照条件下激发态电荷转移复合物主导了正的磁导，因此在启亮电压附近获得了超高的磁导。王恺等^[137]发现部分非富勒烯材料体异质结如PM6：Y6和PM6：IT-4F复合物体系中具有显著的面内和面外各向异性磁电阻效应，磁电阻率在磁场180°旋转角度内呈现出明显的二折对称现象，发现磁响应及磁各向异性由有机给-受体电荷转移态下极化子对的各向异性朗德g-因子差和超精细耦合场所决定。

3.5 有机无机杂化材料

有机材料由于轻元素成分、弱SOC和低超精细耦合作用，能保持纯的自旋电路或自旋极化电路，在自旋传输中占优势。但是，对于自旋信息加工和自旋调控，强的SOC必不可少，在此方面无机材料优势突出。因此，结合两方面优势的有机无机杂化材料呼之欲出^[138-139]。有机无机杂化材料具有巨大的Rashba裂分和磁场效应，存在很强的SOC，并且自旋寿命也较长，相关方面已经在一些综述论文中得到了总结^[4,57,140]。Wang等^[141]发现LSMO/MAPbBr₃/TPBi/Al器件（MA为甲胺）的电致发光可以用外磁场轻易调控（图15），在LSMO/MAPbBr₃/Co器件中表现出明显的GMR效应，MR值高于25%，自旋寿命约936 ps；他们还改变有机阳离子和卤素原子制备了MAPbBr₃、MAPbI₃和FAPbBr₃（FA为甲咪），所得自旋阀器件性能说明卤素原子对GMR效应的作用比有机阳离子要强^[142]。Yang等^[143]制备了Ni₈₀Fe₂₀/CH₃NH₃PbCl_3-_xI_x/Pt结构的自旋泵器件，观察到室温下长达约61 nm的自旋扩散长度，并且发现不同的组分对应不同的自旋弛豫机理，基于碘的符合EY机理，基于溴的属于DP机理。Li等^[144]在LSMO/MAPbI₃/Co自旋阀器件中观察到在10 K下高达97%的MR和长达81 nm的自旋扩散长度，更有趣的是当MAPbI₃多晶薄膜换成单晶之后，在低温下自旋扩散长度达到1 μm。王恺等^[146]在钙钛矿基自旋光电材料与器件方面做了大量工作，他们针对铁磁-钙钛矿自旋界面展开了一系列关于自旋量子隧穿及自旋阀研究^[145]，首次报道了准二维手性有机-无机杂化钙钛矿磁控光致发光效应。

二维有机无机杂化钙钛矿（2D HOIP）能够形成多量子阱，其特殊的物理性质及在光电器件中的潜在应用而引起了越来越多的研究兴趣^{[138,142-144]}。最近的研究表明，通过将手性有机配体整合到有机层中，2D HOIP即可具有自旋特征。Vardeny等^[147]报道了基于手性2D HOIP的光电器件自旋相关光伏和光电流响应，（R-MBA）₂PbI₄和（S-MBA）₂ PbI₄在左旋和右旋圆偏振光（CPL）激发下光电流差异为10%，表现出通过手性多层膜时自旋输运的选择性（图16）；他们进一步地将苄基紫精作为n型材料掺杂到2D HOIP中，获得了一个可调控的Fermi能级和较高的电导率，并且Rashba裂分达到38±4 meV、电子自旋g值为6%^[148]。Sun等^[149]在手性阳离子植入的二维层状有机-无机杂化钙钛矿体系中首次观察到了手性声子驱动的自旋电流，由于手性有机阳离子的引入打破了材料的空间反演对称性，即使在没有外部磁场的情况下左、右旋圆偏振声子模式的简并被解除，从而表现出非零的声子角动量，测量获得的自旋赛贝克效应约为10⁴ A/（Km））更显著。有机无机杂化材料无论在自旋输运和还是在自旋调控方面都广受重视，有可能将来在有机自旋电子学领域获得更多的关注和更好的应用。

4 结论与展望

有机自旋电子学作为一门新兴学科方兴未艾，不仅在材料的开发还是在功能器件的创新应用方面都发展迅速，诸多有机小分子和共轭聚合物材料乃至新兴的有机无机杂化材料不断涌现并应用于各种自旋器件。有机分子的高度可设计和可剪裁性在特定自旋器件功能实现上独具优势，分子结构的理性设计与修饰极大提高材料的载流子注入与传输，特别是在界面层中的自旋注入和自旋极化电流传输，并且分子结构及其聚集状态的深入研究将进一步深化对自旋注入和传输性质的理解，进而为开发下一代有机自旋材料提供依据。然而，有机自旋电子学尚处于初级阶段，迫切需要通过大量的实验积累数据，寻找实验规律，完善有机半导体自旋电子学的理论基础，进而在合理的理论指导下再对有机半导体材料和器件的结构进行优化，从而更好地发挥有机半导体在自旋电子学应用中的优势，包括：（1）理论完善，需建立更精确的自旋输运模型，指导材料优化；（2）界面工程，自旋注入效率受界面杂化影响显著，需开发新型界面修饰策略；（3）单晶器件，利用有机单晶的长程有序结构大幅提升自旋扩散长度与器件性能；（4）多学科交叉，手性化学、自由基材料与量子计算的结合将开拓新的应用场景。

在有机自旋材料中，手性介导的自旋选择性已经成为自旋界面调控的一个重要方面，有机手性化学和自旋电子学的交叉有望为有机自旋电子学打开一条新的道路；具有顺磁特性的稳定自由基有机光电材料在自旋器件中独具优势，可能是未来有机自旋材料开发的一个重要方向。此外，纵观以自旋阀为代表的有机自旋电子器件应用，绝大多数研究集中于有机多晶薄膜，薄膜的多晶结构往往存在较多缺陷导致迁移率较低，不利于获得较长的自旋扩散长度，并且薄膜结构易于受制备条件影响。有机单晶具有长程有序结构和较高的载流子迁移率，结合有机材料自旋弛豫时间长的优势，有望获得较长的自旋扩散长度，制备出高性能有机自旋电子器件，有望将在未来电子学中扮演重要角色。

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