Spin-dependent photophysics in polymers lightly doped with fullerene derivatives: photoluminescence and electrically detected magnetic resonance

Lightly fullerene-doped polymers are suitable composite systems to study spin-dependent bimolecular interactions among charge excitations due to their long lifetimes in these systems. These interactions can affect the photocurrent as well as the open-circuit voltage in an organic solar cell. Combining photoluminescence detected magnetic resonance (PLDMR) and electrically detected magnetic resonance (EDMR) spectroscopies we study films and devices of poly(p-phenylene vinylene) polymers poly[2-methoxy-5-(3′,7′-dimethyloctyloxy)-1,4-phenylene vinylene] (MDMO-PPV) and superyellow PPV (SY-PPV) lightly doped with various fullerene derivatives [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM), bis[60]PCBM (bis-PCBM), indene-C60 bisadduct (ICBA), and [6,6]-phenyl C71 butyric acid methyl ester (PC70BM). (i) We demonstrate strong fullerene triplet exciton (TE) production in SY-PPV:fullerene blends, whereas this is absent in MDMO-PPV:PCBM and only very weak in MDMO-PPV:ICBA. The low TE production in blends with MDMO-PPV is attributed to a weaker singlet-singlet energy-transfer coupling and an unfavorable triplet level alignment between the blend components. (ii) The fullerene TE spectra are analyzed on the basis of a single type of triplet excitation in PCBM, bis-PCBM, and ICBA, and two triplet species in PC70BM which are attributed to the α- and β-type isomers of the latter molecule. (iii) The sign change with increasing temperature of the g∼2 sharp central line in photo-EDMR, which is observed both in pristine SY-PPV and in blends with fullerene, is correlated to a transition from dominant TE-polaron annihilation to nongeminate polaron recombination processes

Spin transport parameters in Ni80 Fe20/ Ru and Ni80 Fe20/ Ta bilayers

We present a systematic study of the spin transport properties in two different bilayer systems, Ni80Fe20/Ru and Ni80Fe20/Ta, combining ferromagnetic resonance (FMR) and inverse spin Hall effect (ISHE) voltage measurements. We have estimated the effective spin mixing conductance g↑↓ by analyzing the permalloy (Py) thickness dependence of the FMR linewidth obtaining g↑↓=(3.8±0.7)×1015cm-2 and g↑↓=(1.3±0.4)×1015cm-2 for Py/Ru and Py/Ta, respectively. Analyzing the Ta thickness dependence of the ISHE voltage, we have been able to extract the spin diffusion length, λSD=1.5±0.5 nm, and spin Hall angle, ΘSH=-0.03±0.01, of Ta. From the two series of Py/Ta bilayers - with thickness variation of ferromagnetic and nonmagnetic layers, respectively - we demonstrate a path to estimate the spin diffusion length from the experimental data, independent of the spin Hall angle and the microwave field amplitude.Fil: Gomez, Javier Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Zerai Tedlla, B.. Universiteit Antwerp; BélgicaFil: Alvarez, Nadia Roxana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Alejandro, Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Goovaerts, E.. Universiteit Antwerp; BélgicaFil: Butera, Alejandro Ricardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin