[發(fā)明專利]一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置

在審

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• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN115133378A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陶鎮(zhèn)生;劉昌勤;吳義政;田傳山;張盛;王順甲
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，包括多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，該多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)包括相互堆疊的磁性金屬材料層和非磁金屬材料層，所述磁性材料層包括鐵磁、亞鐵磁金屬材料；所述非磁層采用具有高自旋-電荷轉(zhuǎn)化效率的金屬材料，所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)為線柵結(jié)構(gòu)；

通過飛秒激光脈沖激發(fā)磁化后的磁性材料層中的自旋極化電子，然后經(jīng)過非磁層轉(zhuǎn)化為平面內(nèi)的瞬態(tài)電流，從而產(chǎn)生太赫茲輻射；通過改變所述自旋極化電子的偏振方向，從而改變所述瞬態(tài)電流在線柵結(jié)構(gòu)中的分布，實現(xiàn)對寬頻強場太赫茲橢偏度及手性的調(diào)控。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，通過對所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)施加磁場，造成磁性材料層電子自旋的極化，產(chǎn)生所述飛秒激光脈沖激發(fā)產(chǎn)生的自旋極化電荷流；通過改變所述磁場與平面內(nèi)線柵結(jié)構(gòu)的角度，改變所述自旋極化電子在非磁層中的偏轉(zhuǎn)方向，從而改變所述瞬態(tài)電流在線柵結(jié)構(gòu)中的時間-空間分布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述線柵平行于所述磁性層和非磁層的接觸界面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述磁性金屬層的材質(zhì)為鐵磁材料包括Fe₅₀Co₅₀、Fe、Co、Ni、CoFeB、FeCo、FeNi(Py)、鐵磁哈斯勒合金，亞鐵磁材料包括FeGd、CoGd。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述具有高自旋-電荷轉(zhuǎn)化效率的金屬材料包括轉(zhuǎn)化機制為反自旋霍爾效應(yīng)的材料；所述轉(zhuǎn)化機制為反自旋霍爾效應(yīng)的材料包括Pt、Ta、Pd、W或IrMn。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)由襯底支撐，該襯底的材料為二氧化硅、氧化鎂、玻璃、藍寶石、有機玻璃、硅片或柔性襯底，襯底具有50微米至1厘米厚度。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的表面設(shè)有覆蓋層，該覆蓋層的材料為Al₂O₃或SiO₂。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的光柵結(jié)構(gòu)通過微納加工獲取。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中的線柵結(jié)構(gòu)由多根平行排列的磁性非磁性金屬條組成，單根所述金屬條的長度在100微米以上、寬度在100納米至100微米范圍以內(nèi)；線柵周期在100納米至1000微米范圍以內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于線柵結(jié)構(gòu)自旋電子器件的圓偏振太赫茲輻射裝置，其特征在于，所述飛秒激光脈沖具有1飛秒至1皮秒范圍內(nèi)的時間長度，具有200納米至2微米范圍內(nèi)的波長，施加在所述多層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)上的能量密度至少0.1nJ/cm²。