Двумерное гибридное металлогалогенное устройство позволяет контролировать излучение в терагерцовом диапазоне

Исследователи использовали двумерные гибридные галогениды металлов в устройстве, позволяющем контролировать направление терагерцового излучения, генерируемого схемой спинтроники. Устройство имеет лучшую эффективность сигнала, чем обычные терагерцовые генераторы, оно тоньше, легче и дешевле в производстве.

Терагерц (ТГц) относится к части электромагнитного спектра (частоты от 100 ГГц до 10 ТГц) между микроволновым и оптическим. ТГц-технологии продемонстрировали многообещающие возможности для приложений, начиная от более быстрых вычислений и связи и заканчивая чувствительным оборудованием для обнаружения. Однако создание надежных терагерцовых устройств оказалось сложной задачей из-за их размера, стоимости и неэффективного преобразования энергии.

«В идеале терагерцовые устройства будущего должны быть легкими, недорогими и надежными, но этого было трудно достичь с использованием современных материалов», — сказал Дали Сан, доцент кафедры физики в Университете штата Северная Каролина. «В этой работе мы обнаружили, что двумерный гибридный галогенид металла, обычно используемый в солнечных элементах и ​​диодах, в сочетании со спинтроникой, может соответствовать некоторым из этих требований».

Рассматриваемый 2D-гибридный галогенид металла представляет собой популярный и коммерчески доступный синтетический гибридный полупроводник:бутиламмоний-свинец-йод. Спинтроника означает управление вращением электрона, а не просто использование его заряда для создания энергии.

Сан и его коллеги из Аргоннской национальной лаборатории, Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и Оклендского университета создали устройство, в котором двухмерные гибридные галогениды металлов наслаивались на ферромагнитный металл, а затем возбуждались с помощью лазера, создавая сверхбыстрый спиновой ток, который, в свою очередь, генерировал ТГц излучение.

Команда обнаружила, что не только 2D-гибридное металлогалогенное устройство превосходит более крупные, тяжелые и более дорогие в производстве ТГц-излучатели, используемые в настоящее время, они также обнаружили, что свойства 2D-гибридного металлогалогенного устройства позволяют им контролировать направление излучения. ТГц передача.

«Традиционные терагерцовые передатчики были основаны на сверхбыстром фототоке, — сказал Сан. «Но излучение, генерируемое спинтроникой, создает более широкую полосу терагерцовых частот, а направлением терагерцового излучения можно управлять, изменяя скорость лазерного импульса и направление магнитного поля, что, в свою очередь, влияет на взаимодействие магнонов, фотонов , и вращается, и позволяет нам управлять направлением.”

Сан считает, что эта работа может стать первым шагом в изучении 2D-гибридных металлогалогенных материалов, которые в целом могут быть полезны в других приложениях спинтроники.

«Используемое здесь 2D-гибридное устройство на основе галогенидов металлов меньше по размеру и более экономично в производстве, надежно и хорошо работает при более высоких температурах», — сказал Сан. «Это говорит о том, что 2D-гибридные металлогалогенные материалы могут оказаться более эффективными, чем существующие традиционные полупроводниковые материалы для приложений ТГц, которые требуют сложных подходов к осаждению, которые более восприимчивы к дефектам».