The embodiment of the utility model provides a spin electron terahertz wave transmitter based on voltage controlled magnetization. Based on the reverse spin Hall effect, the pump laser is used to irradiate the multilayer structure including the electrode film layer, the insulating film layer, the ferromagnetic film layer and the non ferromagnetic film layer to generate a broadband terahertz pulse. Based on the rushbar effect and the spin orbit theory, the controllable electricity is applied Pressure changes the magnetization ratio in and out of the plane to change the output terahertz; the material cost of the multilayer structure is relatively low, and the ferromagnetic film layer can be prepared on a large scale. Unlike the existing nonlinear crystal and photoconductive antenna, the cost is greatly reduced, and the ferromagnetic film layer has vertical magnetic anisotropy, so the magnetization per unit area is far higher than the in-plane magnetization.
【技术实现步骤摘要】
一种基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器
本技术实施例涉及太赫兹脉冲产生
,尤其涉及一种基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器。
技术介绍
太赫兹(Terahertz,THz)是电磁波谱上位于远红外和毫米波之间的波段,频率在0.1-10THz之间。该频段的太赫兹波具有很强的透射性、安全性和光谱分辨能力,在生物鉴定、安全监测和通信遥感等领域有广泛的应用前景。当前较为成熟的太赫兹制备和探测手段主要基于光电子学,如以碲化锌(ZnTe)光整流效应为基础的太赫兹发射源和以低温生长的砷化镓(LT-GaAs)光电导天线为发射源的太赫兹技术。这些技术的优点是生产技术体系成熟,产生的电场强度高、稳定性好,但也存在制备工艺复杂和成本高昂等缺点,不能真正实现大规模的生产与应用。因而改进当前太赫兹技术、研发高效低成本的新型太赫兹发射源具有重要的意义。自旋电子学的兴起与发展为太赫兹技术带了新的突破。自旋电子学的某些物理现象,如交换型磁振子、反铁磁共振、超快自旋动力学等,其特征频率刚好处于太赫兹频段。基于自旋电子学的现象和原理,主要产生了三类新型太赫兹波产生方法,分别是:自旋注入产生太赫兹波、基于反铁磁共振的太赫兹波产生和基于超快自旋动力学的太赫兹波产生。其中基于超快自旋动力学,利用飞秒激光脉冲照射铁磁/非磁异质多层薄膜产生太赫兹波的方法是当前的热门。基于超快自旋动力学的方法的原理是利用飞秒激光脉冲照射铁磁/非磁异质多层薄膜表面,铁磁层内部电子吸收光能量跃迁到高于费米能级的状态,产生非平衡的电子分布;受激发产生的自旋向上电子具有sp电子特性,自旋向下的电子具有p电子特性, ...
【技术保护点】
1.一种基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器,其特征在于,包括多层膜结构、飞秒激光器和电压源;所述多层膜结构包括依次层叠的电极薄膜层、绝缘薄膜层,以及具备垂直磁各向异性的铁磁薄膜层和具有负自旋霍尔角的非铁磁薄膜层;所述电压源的正极连接所述电极薄膜层,所述电压源的负极连接所述非铁磁薄膜层;所述飞秒激光器设于多层膜结构的电极薄膜层一侧,用于向所述多层膜结构发射泵浦激光。
【技术特征摘要】
1.一种基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器,其特征在于,包括多层膜结构、飞秒激光器和电压源;所述多层膜结构包括依次层叠的电极薄膜层、绝缘薄膜层,以及具备垂直磁各向异性的铁磁薄膜层和具有负自旋霍尔角的非铁磁薄膜层;所述电压源的正极连接所述电极薄膜层,所述电压源的负极连接所述非铁磁薄膜层;所述飞秒激光器设于多层膜结构的电极薄膜层一侧,用于向所述多层膜结构发射泵浦激光。2.根据权利要求1所述的基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器,其特征在于,所述泵浦激光的脉冲宽度小于1ps。3.根据权利要求1所述的基于电压控制磁化的自旋电子太赫兹波发射器,其特征在于,所述非铁磁薄膜层为重金属材料层,所述重金属材料层为铂材料层或钨材料层。4.根据权利要求1所述的基于电压控制磁化的自旋电...
【专利技术属性】
技术研发人员:聂天晓,吴晓君,李晓辉,查单,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:新型
国别省市:北京,11
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