[發明專利]一種太赫茲發射器件及其幅度調控方法

在審

• 申請號: 202211552695.5
• 申請日: 2022-12-06
• 公開（公告）號: CN115832824A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 張婕;聶天曉;趙巍勝;楊晴;熊丹榮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學杭州創新研究院
• 主分類號: H01S1/02
• 分類號: H01S1/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 常祖正

本發明涉及一種太赫茲發射器件及其幅度調控方法，屬于太赫茲調控技術領域，該太赫茲發射器件包括從下到上依次層疊設置的襯底、鐵磁層、非鐵磁層和反鐵磁層，或包括從下到上依次層疊設置的襯底、反鐵磁層、非鐵磁層和鐵磁層，可以通過改變所施加的磁場方向、施加電流或者施加電場來對上述太赫茲發射器件進行幅度調控，從而本發明設計了一種新型結構的太赫茲發射器件，并針對該太赫茲發射器件設計了相應的幅度調控方法，能夠實現太赫茲幅度的高效調控。

技術領域

本發明涉及太赫茲調控技術領域，特別是涉及一種太赫茲發射器件及其幅度調控方法。

背景技術

目前常用的太赫茲發射方案包括光電導天線太赫茲源和自旋太赫茲源。其中，光電導天線太赫茲源由半導體襯底和電極組成，其工作原理為一束超短脈沖激光聚焦到電極之間的半導體材料上，如果激光光子能量大于半導體襯底材料的能隙寬度，則電子就可以被激發到導帶上形成光生載流子，這些光生載流子在偏置電場的作用下運動，在激光穿透深度范圍內形成瞬時變化的電流，進而輻射出太赫茲波；自旋太赫茲源一般是由鐵磁材料/非鐵磁材料異質結組成，其工作原理為當飛秒激光脈沖照射鐵磁/非鐵磁異質雙層膜時，在鐵磁層中激發出超快自旋流，當自旋流進入非鐵磁層時，逆自旋霍爾效應使其轉變成瞬時電荷流，從而輻射出太赫茲。

在對自旋太赫茲源進行調控時，目前常用的方案包括：(1)將鐵磁層/金屬層/氧化物勢壘層/釘扎層/反鐵磁釘扎層作為基本的發射結構，在不施加外部磁場的基礎上，通過控制復合膜結構中不同的材料與薄膜厚度，實現太赫茲輻射效率、帶寬及偏振態的調控；(2)將鐵磁層/非鐵磁層/鐵磁層/反鐵磁釘扎層作為基本的發射結構，通過改變外部磁場的方向，利用隧穿磁阻效應實現太赫茲幅度的調控。

基于此，亟需一種新型的太赫茲發射器件及其幅度調控方法，能夠實現太赫茲幅度的高效調控。

發明內容

本發明的目的是提供一種太赫茲發射器件及其幅度調控方法，設計了一種新型結構的太赫茲發射器件，并針對該太赫茲發射器件設計了相應的幅度調控方法，能夠實現太赫茲幅度的高效調控。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種太赫茲發射器件，所述太赫茲發射器件包括從下到上依次層疊設置的襯底、鐵磁層、非鐵磁層和反鐵磁層；或者，所述太赫茲發射器件包括從下到上依次層疊設置的襯底、反鐵磁層、非鐵磁層和鐵磁層。

在一些實施例中，所述鐵磁層的材料為二維鐵磁材料、鐵磁金屬或鐵磁金屬合金；所述非鐵磁層的材料為拓撲絕緣體、拓撲半金屬或重金屬；所述反鐵磁層為單晶反鐵磁材料；所述鐵磁金屬合金為含有所述鐵磁金屬的合金。

在一些實施例中，所述二維鐵磁材料包括Fe_xGeTe₂、CrTe₂；所述鐵磁金屬包括Co、Fe、Ni；所述拓撲絕緣體包括Bi₂Se₃、Bi₂Te₃、Bi_xSb_1-x、Sb₂Te₃、(Bi_xSb_1-x)₂Te₃；所述拓撲半金屬包括PtTe₂、WTe₂；所述重金屬包括W、Ta、Pt；所述單晶反鐵磁材料包括NiO。

在一些實施例中，所述鐵磁層的厚度為2nm-10nm；所述非鐵磁層的厚度為2nm-10nm；所述反鐵磁層的厚度為10nm-200nm。

在一些實施例中，所述鐵磁層、所述非鐵磁層和所述反鐵磁層均通過分子束外延、磁控濺射或脈沖激光沉積制備得到。