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二维混合金属卤化物装置可控制太赫兹发射
发布时间:2021-10-25 21:23:13 阅读:216

来源:北卡罗来纳州立大学 Tracey Peake;电子科技大学红外毫米波与太赫兹研究院 王冉 编译

出处:Pixabay/CC0 Public Domain

    研究人员在一种装置中使用了二维混合金属卤化物,这种装置可以对自旋电子计划产生的太赫兹辐射进行定向控制。与传统的太赫兹发生器相比,该设备具有更好的信号效率,而且更薄、更轻、生产成本更低。

    太赫兹(THz)是指微波和光学之间的电磁频谱(即100 GHz到10 THz之间的频率)的一部分,太赫兹技术在从更快的计算和通信到灵敏的探测设备等领域显示出了广阔的应用前景。然而,由于太赫兹器件尺寸、成本和能量转换效率低,制造可靠的太赫兹器件一直具有挑战性。

    “理想情况下,未来的太赫兹设备应该是轻量、低成本和坚固耐用的,但目前的材料很难做到这一点,”北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)物理学助理教授、该研究的共同通讯作者达利•孙(Dali Sun)说。“在这项工作中,我们发现通常用于太阳能电池和二极管的二维混合金属卤化物,结合自旋电子学,可以满足这些要求。”

    所讨论的二维杂化金属卤化物是一种流行的、市售的合成杂化半导体:丁基铵铅碘。自旋电子学指的是控制电子的自旋,而不仅仅是利用电子的电荷来产生能量。

    Sun和来自阿贡国家实验室、北卡罗来纳大学教堂山分校和奥克兰大学的同事们创造了一种设备,该设备将二维混合金属卤化物与铁磁性金属分层,然后用激光激发它,产生一种超快的自旋电流,进而产生太赫兹辐射。

    该团队发现,2-D 混合金属卤化物器件不仅性能优于目前使用的更大、更重和更昂贵的太赫兹发射器,而且他们还发现 2-D 混合金属卤化物的特性使他们能够控制太赫兹传输。

    “传统的太赫兹发射器基于超快光电流,”孙说。 “但是自旋电子产生的发射产生了更宽的太赫兹频率带宽,并且可以通过修改激光脉冲的速度和磁场的方向来控制太赫兹发射的方向,进而影响磁振子、光子的相互作用并旋转,并允许我们进行方向控制。”

    Sun认为,这项工作可能是探索二维混合金属卤化物材料的第一步,这种材料通常在其他自旋电子应用中具有潜在用途。

    “这里使用的基于 2-D 混合金属卤化物的设备更小,生产更经济,坚固耐用,在更高的温度下运行良好,”Sun 说。 “这表明二维混合金属卤化物材料可能优于当前用于太赫兹应用的传统半导体材料,后者需要更容易出现缺陷的复杂沉积方法。

    “我们希望我们的研究能够为未来基于溶液的自旋电子和自旋光电应用设计各种低维混合金属卤化物材料提供一个有前景的试验台。”

    该项工作发表在《自然通讯》杂志上。

 
 

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