二维混合金属卤化物装置允许控制太赫兹辐射
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研究人员利用二维混合金属卤化物在一个设备中，可以定向控制由自旋电子方案产生的太赫兹辐射。该装置比传统的太赫兹发电机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的一部分(即频率在100千兆赫和10千兆赫之间)，太赫兹技术在从更快的计算和通信到敏感的检测设备等应用领域已经显示出前景。然而，由于太赫兹器件的尺寸、成本和能量转换效率低下，制造可靠的太赫兹器件一直具有挑战性。
“理想情况下，未来的太赫兹器件应该是轻量化、低成本和耐用的，但这在目前的材料中很难实现，”北卡罗来纳州立大学物理学助理教授、该研究的共同通讯作者Sun Dali说。“在这项工作中，我们发现一种通常用于太阳能电池和二极管的二维混合金属卤化物，与自旋电子学结合，可能满足上述几个要求。”
讨论的二维杂化金属卤化物是一种流行的、商业化的合成杂化半导体:丁基铵铅碘。自旋电子学指的是通过控制电子的自旋来产生能量，而不仅仅是利用电子的电荷。
Sun和来自Argonne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发明了一种设备，该设备将二维混合金属卤化物与铁磁金属分层，然后用激光对其进行激发，产生超快旋转电流，进而产生太赫兹辐射。
该团队发现，2D混合金属卤化物器件不仅比目前使用的更大、更重、更昂贵的THz发射器表现更好，他们还发现，2D混合金属卤化物的特性使他们能够控制THz传输的方向。
“传统的太赫兹发射器是基于超快光电流的，”孙说。“但spintronic-generated排放产生更大带宽的太赫兹的频率,和太赫兹发射的方向可以通过修改控制激光脉冲的速度和方向的磁场,进而影响磁振子之间的相互作用,光子,旋转和允许我们定向控制。”
Sun相信，这项工作可能是探索二维杂化金属卤化物材料的第一步，这种材料可能在其他自旋电子应用中发挥潜在作用。
“这里使用的2D混合金属卤化物装置体积更小，生产更经济，坚固耐用，在更高的温度下工作良好，”孙说。“这表明二维杂化金属卤化物材料可能优于目前用于太赫兹应用的传统半导体材料，这需要复杂的沉积方法，更容易受到缺陷的影响。
“我们希望我们的研究将启动一个有前途的试验台，为未来基于自旋电子和自旋光电应用的解决方案设计各种低维混合金属卤化物材料。”
该作品刊登在自然通讯并得到了国家科学基金会(ECCS-1933297)的资助。Argonne国家实验室博士后研究员Kankan Cong、北卡罗来纳州立大学前研究生Eric Vetter和北卡罗来纳- ch博士后研究员Liang Yan是共同第一作者。阿贡国家实验室物理学家温海登、北卡罗来纳大学化学系教授游伟和奥克兰大学副教授张伟是这项研究的共同通讯作者。
皮克-
编辑:一个抽象的。
二维杂化金属卤化物非对称自旋电子太赫兹发射的相干控制
DOI：10.1038 / s41467 - 021 - 26011 - 6
作者:丛侃，张琪，温海丹，Richard Schaller，阿尔贡国家实验室;Eric Vetter, Alexander F. Kemper, Sun Dali, North Carolina State University;梁燕，尤伟，北卡罗来纳大学教堂山分校;李毅，熊玉赞，曲宏伟，张伟;奥克兰大学;Axel Hoffmann，伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校;姚永新，王继刚，爱荷华州立大学
发表:在9月30日自然通讯
文摘:
下一代太赫兹(THz)源需要轻量级、低成本、缺陷容忍和健壮的组件，并具有协同可调功能。然而，由于缺乏同时具备这些理想属性和功能的材料系统，使得器件实现困难。本文报道了飞秒激光激发下，由超快自旋电流产生的二维杂化金属卤化物(2D-HMH)与铁磁金属界面的不对称自旋电子-太赫兹辐射。产生的太赫兹辐射在正向和反向发射方向上均表现出不对称的强度，其方向可由外加磁场的方向和激光脉冲的线极化相互控制。我们的工作证明了2D-HMHs的太赫兹发射的相干控制能力，使其有望在超快时间尺度上作为未来太赫兹发射的溶液处理材料候选材料。
