【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自旋电子学，具体涉及有机半导体材料应用研究领域以及有机磁性分子器件生产制备领域，特别涉及基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法及测定系统。
技术介绍
1、现阶段中，有机半导体发展趋势是其在有机自旋电子学（organic spintronics）方面的应用，包括有机功能材料及其相关器件中的场效应、自旋产生、输运、储存及探测等新物理现象和其独特的物理机理。
2、通俗意义上，有机材料区别于无机材料的一个重要标志是有机材料内存在携带自旋的单极化子和不携带自旋的双极化子两种载流子。而自旋漂移-扩散理论主要研究自旋极化在铁磁/无机半导体结构中的注入和输运现象。该理论指出，由于存在自旋轨道耦合等相互作用，导致自旋在有机自旋电子器件中输运时，会发生自旋弛豫。
3、目前实验上已经在ingaas/inalas量子阱中实现了利用门电压调节“自旋—轨道耦合”（spin-orbit coupling, soc）的强度。虽然有机材料中的自旋－轨道耦合作用较弱，但通过施加门电压，会产生明显的自旋－轨道耦合效应。如果在一定程度上控制门电压，则可对极化子的自旋输运有一定的积极影响。这种技术的优点在于，通过简单的电压调控，从而实现对有机自旋电子器件输运性质的动态调节。此外，由于有机材料具有柔韧性好、可大面积制备等优点，这种技术在柔性电子、可穿戴设备等领域也具有广阔的应用前景。基于此，现阶段利用门电压调控半导体材料磁性能的技术层出不穷。
4、例如，如下现有技术公开了一种门电压调控二维磁性半导体材料磁性能的技术方案，其
5、韩拯，张志东，王志，等.一种通过门电压调控二维磁性半导体材料磁性能的方法[p]．cn201810709285.4： 2021-12-10；
6、又例如，如下现有技术公开了一种通过门电压调控，达到调节器件的各向异性隧穿磁阻的技术方案，目标是希望解决电场操纵磁各向异性、实现制备低功耗自旋电子元器件，以及解决器件集成与兼容性等问题：
7、吴雅苹，唐唯卿，吴志明，等.一种电可调的各向异性隧穿磁阻结构[p].cn201921002454.7： 2020-04-21；
8、然而，上述现有技术均存在如下缺陷：传统实施方式往往只考虑考虑一维基态非简并聚合物，并设初始时刻聚合物中已经存在自旋极化子，然后在输运过程中通过施加门电压来控制极化子的自旋。这种传统技术的执行模式虽然在理论上可行，实践中也适用于一定的场景。但如果考虑最近邻格点间的相互作用的同时，假设自旋－轨道耦合作用在最近邻格点间是各向同性的，那么极化子在运动过程中可能由于自旋－轨道耦合的作用，导致其自旋随时间演化不断反转；而自旋反转后，每个轨道上的电子态就变成了自旋向上与向下的混合态，所以隧穿电流在一定情况下不能达到有效的极化，进而无法实现基于电压调控对有机自旋电子件性能进行优化的初衷。
9、因此，本申请所要解决的技术问题可总结为：如何考虑利用自旋反转效应，达到执行门电压调节技术的同时，对有机磁性分子器件保持的自旋极化率所相关的信息进行测定，并实现有机自旋电子件性能的测定。
10、为此，本专利技术提出基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法及测定系统。
技术实现思路
1、鉴于此，本专利技术希望解决或缓解现有技术中存在的技术问题，即如何考虑使用自旋反转效应，达到执行门电压调节技术，同时，对有机磁性分子器件保持的自旋极化率所相关的信息进行测定，并实现有机自旋电子件性能的测定；本专利技术的技术方案是这样实现的：
2、第一方面，基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法：
3、（一）概论：
4、本专利技术旨在解决上述技术问题。通过考虑有机自旋电子件的有机层中载流子自旋反转下不同电子的旋向，建立出跃迁概率模型描述自旋电流的目标函数及载流子在两格点间的跃迁概率；通过引入量子蒙特卡洛法（quantum monte carlo）作为综合模型的框架，实现对有机自旋电子件在极化过程中的关键物理量的评估及预测；以此为依据，在辅助执行门电压调节技术的同时，对有机磁性分子器件保持的自旋极化率所相关的工艺/性能信息进行测定，并利用相应的评判规则来实现有机自旋电子件性能的测定。
5、（二）技术先导：
6、设门电压的方向沿方向，目标考虑一维基态非简并聚合物，并假设初始时刻聚合物中已经存在自旋极化子，在输运过程中通过施加门电压来控制极化子的自旋，该过程中相应的自旋-轨道耦合哈密顿量（spin-orbit coupling hamiltonian）为：
7、
8、其中，β为门电压的自旋－轨道耦合强度；
9、为泡利矩阵，和分别是泡利矩阵的x和y分量；
10、ℏ是约化普朗克常数（reduced planck constant）；
11、是动量算符（momentum operator）；
12、i是虚数单位，满足。
13、为了解决
技术介绍
中所述的技术问题，首先要对传统技术的形式进行推导：如果仅假设一维聚合物链沿方向，则式（1）中只有第二项不为零。在准一维紧束缚近似下得到的（其）二次量子化形式为：
14、
15、其中，是自旋－轨道耦合的跃迁常数，符号“－”为自旋翻转跃迁的相位；
16、∑是对一维链上所有格点（或单元）的求和，n是每个格点的索引；
17、、、和是费米子产生和湮灭算符。例如，是在格点 n+1 上产生一个自旋向上的电子，是在湮灭格点 n 上产生的一个自旋向下的电子。
18、和是在相邻格点间进行电子跃迁的同时涉及自旋翻转的算符；
19、↑ 和 ↓是电子的自旋方向，分别对应自旋向上和自旋向下。
20、如果传统技术只考虑最近邻格点间的相互作用，且假设自旋－轨道耦合作用在最近邻格点间是各向同性的，则其“自旋－轨道”作用的强弱关系表示为：
21、
22、其中，a为晶格常数；
23、此时采用周期性边界条件来实现对极化子运动的长时间追踪，载流子在驱动电场作用下沿分子链运动。则传统技术中将极化子的自旋演化及其总自旋定义为：
24、
25、
26、其中，是在时刻t，格点n上的极化子的自旋z分量；
27、和分别表示在时刻t，格点n上自旋向上和自旋向下的电子密度或占据数；
28、是在t时刻整个一维链上极化子的总自旋z分量。
29、图2和图3分别展示了极化子的自旋演化及其中心点的变化，初始极化子的自旋是向上的；运动中极化子的自旋逐渐变为零，然后反转。在5000 fs时（第三个周期）达到自旋向下的最大值。同时由图3也可以看出，极化子在运动过程中其自旋随时间演化呈周期性反转变化。
30、由于该运本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，包括选取一接受测试的目标有机磁性分子器件并获取其理论参数值，其特征在于，对所述目标有机磁性分子器件执行如下的测定步骤：
2.根据权利要求1所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S1中，所述目标函数为：
3.根据权利要求1所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：所述S2的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S200中，所述格点能与跃迁积分项的计算方式为：
5.根据权利要求1或3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S3中，所述初始状态包括周期性边界条件和系统参数；
6.根据权利要求1或3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S4中的所述模拟、所述接受/拒绝准则、所述演化和所述记录分别为S400~S403：
7.根据权利要求6所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S400中，对于给定的任意一所
8.根据权利要求7所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S403中，所述自旋极化率P的获取方法为：
10.根据权利要求9所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述S5中，根据所述自旋极化率P的时间稳定性评价有机磁性分子器件的性能；
11.基于门电压测定有机自旋电子件性能的测定系统，其特征在于：所述系统包括，
12.根据权利要求11所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的测定系统，其特征在于：所述门限电压装置为门限电路；
...【技术特征摘要】
1.基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，包括选取一接受测试的目标有机磁性分子器件并获取其理论参数值，其特征在于，对所述目标有机磁性分子器件执行如下的测定步骤：
2.根据权利要求1所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述s1中，所述目标函数为：
3.根据权利要求1所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：所述s2的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述s200中，所述格点能与跃迁积分项的计算方式为：
5.根据权利要求1或3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述s3中，所述初始状态包括周期性边界条件和系统参数；
6.根据权利要求1或3所述的基于门电压测定有机自旋电子件性能的方法，其特征在于：在所述s4中的所述模拟、所述接受/拒绝准则、所述演化和所...
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