磁性半導體在電子元器件一個重要的應用，能控制電子的自旋自由度，并且能提供接近完全的自旋極化，研究人員一直對其進一步的開發，為工業生產提供更好的材料。日前，中國半導體研究所聯合美國研究人員在有機自組裝分子單層對磁性半導體(Ga,Mn)As薄膜磁性調控研究方面取得新進展。
　　
　　據悉，有機自組裝分子單層對磁性半導體(Ga,Mn)As薄膜磁性調控研究的相關成果發表在Advanced Materials上，并被編輯選作期刊卷首。該成果由中國科學院半導體研究所半導體超晶格國家重點實驗室趙建華團隊及合作者美國佛羅里達州立大學教授熊鵬等聯合完成。
　　
　　近年來，分子界面化學與自旋電子學交叉研究受到高度關注。利用分子界面對磁性材料中電子自旋布局的調控，可以驅動載流子集合的自旋取向，或對單個電子和少數電子自旋進行相干操控。王曉蕾等研究了有機分子與(Ga,Mn)As薄膜界面對(Ga,Mn)As的居里溫度、矯頑力、自旋輸運以及霍爾效應等的調制作用。Mn摻雜引入的空穴導致(Ga,Mn)As中局域Mn離子之間產生了鐵磁交換作用，通常采用外加電場調節載流子濃度的方法來調控(Ga,Mn)As的磁性，但該方法對居里溫度調控范圍很有限，通常只能達到幾K。王曉蕾等利用納米點樣儀（DPN）——一種基于原子力顯微鏡的蘸筆納米加工刻蝕新技術，實現了達到沉積從70納米到10微米范圍的自組裝有機分子圖案。不同的有機分子通過熱蒸發和化學吸附手段分別附著到(Ga,Mn)As表面，提供空穴和電子的注入，誘導(Ga,Mn)As薄膜內發生較大的載流子濃度變化，從而增強和減弱半導體薄膜的磁性，使其居里溫度變化最高達到36K，遠高于外電場調控所達到的幅度。這項工作提供了一種調控磁性半導體中自旋的新手段，無論對于基礎研究還是未來信息儲存和量子計算等方面都具有重要的意義。
　　
　　該項工作得到了國家自然科學基金委、科技部和中科院的經費支持。