随着“后摩尔时代”的科技变革，基于自旋自由度的信息处理技术成为突破传统电荷电子学瓶颈的重要方向。自旋光电子器件以自旋角动量作为独特的信息载体，在高通量量子计算、高维光信息存储及三维全息显示等领域具有不可替代的潜力。然而，如何在自旋光电子器件中实现高效的自旋调控和低损耗自旋传输成为限制其器件性能提升与规模化应用的核心科学问题。
近日，国际知名期刊 Nature Communications（《自然·通讯》）发表了电网环境保护全国重点实验室侯绍聪教授研究团队在自旋光电子方向的最新研究成果，论文题为 “Precision engineering chiral interfaces for efficient spin injection in metal halide heterostructures”（面向高效自旋注入的金属卤化物手性界面设计）。在前期应变放大激子手性工作的基础上（J. Xiao, S. C. Hou*, et al. Physical Review Letters 2024, 133, 056903），侯绍聪教授团队进一步针对“自旋信息高效传递”的关键科学问题，提出了原位手性诱导合成策略，在金属卤化物异质结中实现螺旋过渡界面。这一界面设计有效缓解了晶格失配问题，并大幅降低了缺陷密度，实现自旋输运的精准调控。该研究为开发高自旋极化度的自旋光电子学器件开辟了一条极具潜力的新途径。论文由皇冠信用网
2023级博士研究生肖晋和剑桥大学工程系石墨烯中心李杨博士为共同第一作者，皇冠信用网
侯绍聪教授为通讯作者。
图1 手性界面结构表征示意图：(a) 有手性界面异质结构（左）和无手性界面异质结构（右）晶格结构示意图；(b) 有/无手性界面时残余应变分布。
图2 手性异质结界面的原子级精准构建与高效自旋注入：(a) 界面自旋注入效率定量方法；(b) 有手性界面器件的J-V曲线和光电流极化度；(c) 无手性界面器件的J-V曲线和光电流极化度；(d) 有/无手性界面的器件的自旋注入效率。
电子自旋在器件中穿越不同材料交界处时易“迷失方向”，这是困扰自旋电子学发展的瓶颈。研究团队在不同材料之间，像搭桥一样精准生长了一层仅几纳米厚的手性过渡层，有效缓解了晶格失配带来的应力（图1），并延长了自旋弛豫时间。实验结果表明，该策略成功将自旋注入效率提升至68%，光电流极化度达到29%（图2），性能达到同类体系的两倍。这项工作从实验上确立了手性界面在自旋极化调控中的关键作用，为开发下一代自旋光电子器件及光电集成芯片提供了全新的技术路径。论文全文链接：//www.nature.com/articles/s41467-026-69455-4。
该项工作得到了国家自然科学基金、皇冠信用网
科研公共服务条件平台、电网环境保护全国重点实验室等支持。
（撰稿人：胡静、肖晋 审稿：曾福平 责编：华小梅）
