CN113964627A - 一种性能可调的太赫兹波发射器 - Google Patents

一种性能可调的太赫兹波发射器 Download PDF

Info

Publication number
CN113964627A
CN113964627A CN202111214485.0A CN202111214485A CN113964627A CN 113964627 A CN113964627 A CN 113964627A CN 202111214485 A CN202111214485 A CN 202111214485A CN 113964627 A CN113964627 A CN 113964627A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal layer
ferromagnetic metal
terahertz
layer
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111214485.0A
Other languages
English (en)
Inventor
陆亚林
黄秋萍
汪扬凯
王建林
傅正平
黄浩亮
程浩
何泓川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202111214485.0A priority Critical patent/CN113964627A/zh
Publication of CN113964627A publication Critical patent/CN113964627A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S1/00Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
    • H01S1/02Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range solid

Abstract

本发明提供了一种性能可调的太赫兹波发射器,包括:衬底;在第一方向上,设置在所述衬底一侧的金属种子层、反铁磁金属层、第一铁磁金属层、第一非铁磁金属层、介质层、第二铁磁金属层、第二非铁磁金属层,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述第二非铁磁金属层;其中,所述介质层的厚度范围为0mm‑1mm;所述太赫兹波发射器施加有磁场方向可调的外加磁场。该太赫兹波发射器通过调控介质层的厚度来调控两层铁磁金属层与非铁磁金属层之间所产生的两个太赫兹波的相位,同时,调整外加磁场的磁场方向来调控第二铁磁金属层和第二非铁磁金属层产生太赫兹波的偏振,以此主动进行同时调控太赫兹波的偏振和强度。

Description

一种性能可调的太赫兹波发射器
技术领域
本发明涉及太赫兹技术领域,更具体地说,涉及一种性能可调的太赫兹波发射器。
背景技术
太赫兹波(THz)泛指频率在0.1THz-10THz区间的电磁波,覆盖了固态体系许多低能量的激发态。现今,太赫兹技术的研究主要集中在太赫兹辐射、太赫兹探测、太赫兹通信和太赫兹成像等方面。其中,高效的太赫兹辐射源和探测技术是推动太赫兹技术走向应用的关键。然而,由于缺乏合适且高效的太赫兹产生源和相应的探测器,太赫兹技术的发展受到严重制约。近年来,随着电子电路工艺和超快光子学的发展,太赫兹波段的基础技术如产生、探测等逐渐成熟,促进了太赫兹科学研究的蓬勃发展。
在太赫兹技术中,太赫兹波发射器是太赫兹系统的关键器件。传统的固态宽带太赫兹源主要依赖于非线性光学晶体和光电导天线。在光整流技术中,通过非线性晶体的非线性效应产生太赫兹脉冲波,该技术中激发光和太赫兹光在晶体内的相位匹配严重影响其频带宽度和太赫兹强度。在光电导天线技术中,其频带宽度受到材料中固有的声子吸收的限制,且光导天线价格昂贵。
近年来,随着超快自旋电子学的发展,一种利用逆自旋霍尔效应产生太赫兹的金属磁性异质结太赫兹源得到广泛关注。但是在涉及到这个体系的研究中,各类太赫兹波发射仪器不能同时对太赫兹波的偏振、强度进行主动的调控,不能完全满足实际的应用需求。
发明内容
有鉴于此,为解决上述问题,本发明提供一种性能可调的太赫兹波发射器,技术方案如下:
一种性能可调的太赫兹波发射器,所述太赫兹发射器包括:
衬底;
在第一方向上,设置在所述衬底一侧的金属种子层、反铁磁金属层、第一铁磁金属层、第一非铁磁金属层、介质层、第二铁磁金属层、第二非铁磁金属层,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述第二非铁磁金属层;
其中,所述介质层的厚度范围为0mm-1mm;
所述太赫兹波发射器施加有磁场方向可调的外加磁场。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述外加磁场的磁场方向与所述第二铁磁金属层所在平面平行。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述介质层的材料为可以透射可见或近红外飞秒激光以及太赫兹波的材料。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述衬底的厚度范围为0.2mm-1mm。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述衬底的材料为可以透射可见或近红外飞秒激光的材料。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述反铁磁金属层的厚度范围为10nm-20nm。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述第一铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
所述第一非铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
所述第二铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
第二非铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述金属种子层的厚度范围为1nm-5nm。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述金属种子层的材料是可以透射可见或近红外飞秒激光的材料。
优选的,在上述太赫兹波发射器中,所述太赫兹波发射器还包括:
设置在所述第二非磁性金属层背离所述衬底一侧的保护层。
相较于现有技术,本发明实现的有益效果为:
本发明提供的性能可调的太赫兹波发射器,在铁磁、非铁磁材料,层数设计等方面进行了改进,在第一非铁磁金属层与第二铁磁金属层之间设置了可调厚度的介质层。太赫兹发射器利用调控介质层的厚度来调控第一铁磁金属层与第一非铁磁金属层之间,和第二铁磁金属层与第二非铁磁金属层之间所产生的两种太赫兹波的相位,同时,调整外加磁场的磁场方向,用以调控第二铁磁金属层和第二非铁磁金属层产生太赫兹波的偏振,以此主动进行同时调控太赫兹波的偏振和强度,在其应用领域可以更好的进行实际调控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中介质层的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中衬底的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中反铁磁金属层与第一铁磁金属层的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中金属种子层的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
基于背景技术中记载的内容,在本申请的发明创造过程中,发明人发现,在进行铁磁、非铁磁材料,层数设计等方面的改进时,引入介质层可以改变第一铁磁金属层与第一非铁磁金属层之间,和第二铁磁金属层与第二非铁磁金属层之间产生的两个太赫兹波的相位差,改变介质层的厚度可以使得最后合成的太赫兹波具有椭圆偏振,甚至圆偏振。若不加入介质层,第一铁磁金属层与第一非铁磁金属层之间,和第二铁磁金属层与第二非铁磁金属层之间所产生的两个太赫兹波是同相位的,则合成的太赫兹波只能是线偏振的。
目前现有技术中的一种技术方案是在太赫兹发射器中增加磁场方向可调的磁场装置,可以通过该磁场装置调控磁场方向来调控太赫兹波的振幅,通过改变外加磁场方向来改变太赫兹波的偏振方向。但是,现有技术不能同时对太赫兹波的强度和振幅进行调控。
基于目前这种技术缺陷,本申请提供了一种太赫兹波发射器,发射器包括一种性能可调的太赫兹波发射器,所述太赫兹发射器包括:
衬底;
在第一方向上,设置在所述衬底一侧的金属种子层、反铁磁金属层、第一铁磁金属层、第一非铁磁金属层、介质层、第二铁磁金属层、第二非铁磁金属层,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述第二非铁磁金属层;
其中,所述介质层的厚度范围为0mm-1mm;
所述太赫兹波发射器施加有磁场方向可调的外加磁场。
本申请提供的太赫兹波发射器在第一非铁磁金属层与第二铁磁金属层之间设置了可调厚度的介质层。太赫兹发射器利用调控介质层的厚度来调控第一铁磁金属层与第一非铁磁金属层之间,和第二铁磁金属层与第二非铁磁金属层之间产生的两个太赫兹波的相位,同时,在垂直于衬底的方向增加可调面内磁场方向的磁场装置,用以调整外加磁场的磁场方向,进而调控第二铁磁金属层和第二非铁磁金属层产生太赫兹波的偏振,以此主动进行同时调控太赫兹波的偏振和强度,在其应用领域可以更好的进行实际调控。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1,图1为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器的结构示意图。
所述太赫兹波发射器包括:
衬底11。
在第一方向上,设置在所述衬底一侧的金属种子层12、反铁磁金属层13、第一铁磁金属层14、第一非铁磁金属层15、介质层16、第二铁磁金属层17、第二非铁磁金属层18,所述第一方向垂直于所述衬底11,且由所述衬底11指向所述第二非铁磁金属层18。
需要说明的是,在所述反铁磁金属层13与所述第一铁磁金属层14体系中存在交换耦合作用,在交换耦合作用下会产生交换偏置。且在飞秒激光20经过所述第一铁磁金属层14与所述第一非铁磁金属层15之间,和所述第二铁磁金属层17与所述第二非铁磁金属层18之间时,会产生太赫兹波,这两种太赫兹波会通过介质层16进行叠加,最后辐射出太赫兹波21。
具体的,如图2所示,图2为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中介质层的结构示意图。
所述介质层16的厚度范围为E,E的范围为0mm-1mm,包括端点值。例如,所述介质层16的厚度可以为0.2mm或0.4mm或0.5mm或者0.8mm。
所述太赫兹波发射器施加有磁场方向19可调的外加磁场。
需要说明的是,所述外加磁场可以由设置在所述太赫兹发射器的层次结构外的,一个垂直于衬底11的磁场设备产生。
示例性的,该磁场设备的设置方式包括:将永久磁铁固定在旋转支架上,然后将太赫兹发射器放在磁铁中间,通过旋转支架可改变磁场方向19;
或者可以利用电磁铁,通过控制两极上的电流大小和方向来改变磁场方向19。
在该实施例中,该太赫兹波发射器通过改变介质层16的厚度,来叠加第一铁磁金属层14和第一非铁磁金属层15产生的太赫兹波,与第二铁磁金属层17与第二非铁磁金属层18产生的太赫兹波。然后通过改变这两种太赫兹波的相位差,来调控辐射出的太赫兹波21的的强度,再通过改变外加磁场的磁场方向19,调控辐射出的太赫兹波21的振幅,以此主动同时调控太赫兹波21的强度与振幅。
可选的,在本申请另一实施例中,所述外加磁场的磁场方向19与所述第二铁磁金属层17所在平面平行。
在该实施例中,结合上述实施例,在飞秒激光20进入太赫兹波发射器之后,所述第一铁磁金属层14与第一非铁磁金属层15之间或者第二铁磁金属层17与第二非铁磁金属层18之间,会产生逆自旋霍尔效应,利用逆自旋霍尔效应产生太赫兹波是需要面内磁化的。所以所施加外加磁场的磁场方向19一定要平行于第二铁磁金属层17所在平面,这样才能使第二铁磁金属层17在面内磁化。
可选的,在本申请另一实施例中,所述介质层16的材料为可以透射可见或近红外飞秒激光以及太赫兹波的材料。
其中,所述介质层16的材料包括但不仅限于MgO、SiO2。
需要说明的是,所述介质层16是为了改变第一铁磁金属层14与第一非铁磁金属层15之间,和第二铁磁金属层17与第二非铁磁金属层18之间所产生的两个太赫兹波的相位。当所述介质层16厚度为零时,两个太赫兹波不存在相位差,叠加波为线偏振的,且其偏振方向会随磁场方向改变而改变。当所述介质层16厚度不为零时,可以使得第一铁磁金属层14与第一非铁磁金属层15之间和第二铁磁金属层17与第二非铁磁金属层18之间产生的两种太赫兹波存在相位差,两种太赫兹波进行叠加后,辐射出椭圆偏振甚至圆偏振的太赫兹波21。
具体的,如图3所示,图3为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中衬底的结构示意图。
所述衬底11的厚度为H,所述H的范围为0.2mm-1mm。例如,所述衬底11的厚度可以为0.3mm或0.45mm或0.7mm或0.85mm。
需要说明的是,所述衬底11太厚会使得出射的太赫兹波变弱,而太薄又不利于样品制备。因此,在本申请的发明创造过程中,将衬底11的厚度范围定在0.2mm-1mm,包括端点值,以实现一个较优的效果。
具体的,如图3所示,所述衬底11的材料是可以透射可见或近红外飞秒激光的材料,包括但不仅限于MgO、SiO2
可选的,在本申请另一实施例中,如图4所示,图4为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中反铁磁金属层13与第一铁磁金属层14的结构示意图。
具体的,所述反铁磁金属层13的厚度范围为10nm-20nm,包括端点值。例如,所述反铁磁金属层13的厚度可以为11nm或13nm或15nm或17nm。
需要说明的是,反铁磁金属层13厚度太厚会减弱太赫兹强度,太薄会使得交换偏置太小,因此,衬底11的厚度要在这个范围内选取,以实现第一铁磁金属层14的磁化方向被钉扎在固定方向上的效果。
所述反铁磁金属层13的材料包括但不限于IrMn。
具体的,所述第一铁磁金属层14的厚度范围为1nm-10nm,包括端点值。例如,所述第一铁磁金属层14的厚度可以为1.5nm或2nm或3.5nm或4nm。
在该实施例中,该反铁磁金属13与第一铁磁金属层14之间存在交换耦合作用,这种作用从性质上说,是一种静电相互作用,它使得自旋平行的一对电子和自旋反平行的一对电子具有不同的能量。
当两个原子相距足够远,无相互作用时,可以看作是全同粒子系统,能量相同。然而,当两原子相互靠近时,其核外电子会通过核外电子云交叠实现相互作用。通常将两个自旋之间的相互作用能用Hex=-2Js1·s2表示,s1、s2为电子的自旋算符,J为交换积分。为使系统处于最稳定状态,能量需最低,当交换积分J>0时,自旋(或磁矩)趋向平行排列、能量较低,这时对应于铁磁交换作用;当交换积分J<0时,自旋(或磁矩)趋向反平行排列、能量较低,则对应于反铁磁交换作用。该交换耦合作用可以产生交换偏置。
而在反铁磁金属13与第一铁磁金属层14体系中,当温度处于反铁磁金属层13的奈尔温度和第一铁磁金属层14的居里温度之间时,体系中第一铁磁金属层14处于磁有序状态,在磁场作用下其磁矩转到平行于外场的方向,而反铁磁金属层13此时处于顺磁状态,其内部的磁矩是混乱分布的。当系统在磁场下冷却到奈尔温度以下时,反铁磁金属层13也进入磁有序状态。
又由于在第一铁磁金属层14与反铁磁金属层13界面处存在交换作用,界面处的反铁磁金属层13原子磁矩将沿着第一铁磁金属层14的磁矩方向平行或反平行地排列(这取决于交换积分,当交换积分大于零时,为平行排列,即铁磁交换作用)。当磁场反转时,反铁磁金属层13界面处自旋磁矩不随外场变化。
由于界面的交换耦合作用,反铁磁金属层13试图让第一铁磁金属层14的磁矩仍然保持在原来冷却磁场的方向。这样第一铁磁金属层14的磁滞回线将沿磁场方向偏离原点,同时伴随着矫顽力的增加,其偏离量被称为交换偏置场。产生这样的一个偏置场后,第一铁磁金属层14的磁化方向就无法被一个较小的磁场所翻转,即第一铁磁金属层14的磁化方向被钉扎在固定方向上了,不会因所施加的小磁场的方向改变而改变。
具体的,如图5所示,图5为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器中金属种子层的结构示意图。
所述金属种子层12的厚度为F,F的范围为1nm-5nm,包括端点值。例如,所述金属种子层12的厚度可以为2nm或3.5nm或4nm。
具体的,所述金属种子层12的材料是可以透射可见或近红外飞秒激光的材料,包括但不仅限于Ta。
需要说明的是,该金属种子层12用来增强第一铁磁金属层14和反铁磁金属层13之间的交换偏置,其厚度选择可根据实际情况而定,只需满足在该厚度范围内即可。
可选的,在本申请另一实施例中,所述的太赫兹波发射器,还包括:
设置在所述第二非磁性金属层18背离所述衬底11一侧的保护层。
需要说明的是,所述第二非磁性金属18层背离所述衬底11一侧设置了保护层,可以防止第二非磁性金属层18氧化,保护层材料包括但不仅限于是MgO、SiO2、Al2O3
参考图6,图6为本发明实施例提供的一种太赫兹波发射器的俯视结构示意图。
具体的,所述第一铁磁金属层14和第二铁磁金属层17的材料包括但不仅限于Fe、Co、Ni、CoFeB单一成份或其合金。
具体的,所述第一非铁磁金属层15和第二非铁磁金属层18的材料包括但不仅限于Au、Ag、Pt、Pd、W、Ta、Cr、Ir。
具体的,所述第一铁磁金属层14的厚度范围为1nm-10nm,包括端点值。例如,所述第一铁磁金属层14的厚度可以为1.5nm或2nm或3.5nm或4nm。
所述第一非铁磁金属层15的厚度范围为1nm-10nm,包括端点值。例如,所述第一非铁磁金属层15的厚度可以为1.2nm或2.5nm3nm或4nm。
所述第二铁磁金属层17的厚度范围为1nm-10nm,包括端点值。例如,所述第二铁磁金属层17的厚度可以为4nm或4.6nm或6nm或7.5nm。
所述第二非铁磁金属层18的厚度范围为1nm-10nm,包括端点值。例如,所述第二非铁磁金属层18的厚度可以为4nm或7nm或8.5nm或9nm。
需要说明的是,上述第一铁磁金属层14,第一非铁磁金属层15,第二铁磁金属层17和第二非铁磁金属层18的厚度不一定是相同的,其每一层厚度的选择可以是该范围内的任意值。
还需要说明的是,所述第一铁磁金属层14、第一非铁磁金属层15、第二铁磁金属层17和第二非铁磁金属层18在该厚度范围内能获得较大的太赫兹强度。
进一步的,该太赫兹波发射器的层次结构外侧有一个的飞秒激光泵,作为飞秒激光源,用于产生飞秒激光20。
具体的,所述飞秒激光20从衬底11一侧或第二非磁性金属层18一侧射入。
需要说明的是,从不同方向射入所辐射出的太赫兹波有一定的差别。当飞秒激光20从所述衬底11入射时,所述第一铁磁金属层14与所述第一非铁磁金属层15之间,和所述第二铁磁金属层17与所述第二非铁磁金属层18之间产生的太赫兹波没有经过金属种子层12和反铁磁层13,因此产生的太赫兹波被吸收较少,辐射出的太赫兹波21强度较大。
而飞秒激光20从所述第二非磁性层18入射时,所述第一铁磁金属层14与所述第一非铁磁金属层15之间,和所述第二铁磁金属层17与所述第二非铁磁金属层18之间产生的太赫兹波会被金属种子层12和反铁磁层13吸收,导致辐射出的太赫兹波21较弱。
在该实施例中,是以飞秒激光源发射的飞秒激光20从衬底11一侧入射为例进行描述的。
飞秒激光20从衬底一侧射入太赫兹发射器,在第一铁磁金属层14和第二铁磁金属层17内激发超快自旋流,自旋流从第一铁磁金属层14和第二铁磁金属层17分别进入第一非铁磁金属层15和第二非磁性金属层18,通过逆自旋霍尔效应在第一非铁磁金属层15和第二非磁性金属层18中产生瞬变的电荷电流,从而辐射出太赫兹波。
需要说明的是,通过逆自旋霍尔效应产生的太赫兹波的偏振依赖于铁磁金属层的磁化方向。由于第一铁磁金属层14的磁化方向被反铁磁层13钉扎在某一确定方向,不会随着外加磁场的旋转而改变,因此通过第一铁磁金属层14和第一非磁金属层15产生的太赫兹的偏振是确定的,且是线偏振并垂直于钉扎的磁化方向的。通过旋转外加磁场的方向,可任意改变第二铁磁金属层17的磁化方向,因此通过第二铁磁金属层17和第二非磁金属层18产生的太赫兹波的偏振是随磁场方向变化而变化的,且是线偏振并垂直于磁场方向的。两束线偏振的太赫兹波相互叠加,导致最终向外辐射的太赫兹波的偏振与强度是两者叠加的结果。
可选的,在本申请另一实施例中,本申请提供的一种性能可调的太赫兹波发射器包括但不限定于通过以下制作工序制成:
在衬底11的第一方向上,通过磁控溅射技术、或电子束蒸发技术等技术依次生长金属种子层12、反铁磁金属层13、第一铁磁金属层14,第一非磁金属层15,介质层16,第二铁磁金属层17和第二非磁性金属层18,然后将其在真空,外加面内磁场条件下退火。
以上对本发明所提供的一种性能可调的太赫兹波发射器进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是,本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素,或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种性能可调的太赫兹波发射器,其特征在于,包括:
衬底;
在第一方向上,设置在所述衬底一侧的金属种子层、反铁磁金属层、第一铁磁金属层、第一非铁磁金属层、介质层、第二铁磁金属层、第二非铁磁金属层,所述第一方向垂直于所述衬底,且由所述衬底指向所述第二非铁磁金属层;
其中,所述介质层的厚度范围为0mm-1mm;
所述太赫兹波发射器施加有磁场方向可调的外加磁场。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述外加磁场的磁场方向与所述第二铁磁金属层所在平面平行。
3.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述介质层的材料为可以透射可见或近红外飞秒激光以及太赫兹波的材料。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述衬底的厚度范围为0.2mm-1mm。
5.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述衬底的材料为可以透射可见或近红外飞秒激光的材料。
6.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述反铁磁金属层的厚度范围为10nm-20nm。
7.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述第一铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
所述第一非铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
所述第二铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm;
所述第二非铁磁金属层的厚度范围为1nm-10nm。
8.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述金属种子层的厚度范围为1nm-5nm。
9.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,所述金属种子层的材料是可以透射可见或近红外飞秒激光的材料。
10.根据权利要求1所述的太赫兹波发射器,其特征在于,还包括:
设置在所述第二非磁性金属层背离所述衬底一侧的保护层。
CN202111214485.0A 2021-10-19 2021-10-19 一种性能可调的太赫兹波发射器 Pending CN113964627A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111214485.0A CN113964627A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种性能可调的太赫兹波发射器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111214485.0A CN113964627A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种性能可调的太赫兹波发射器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113964627A true CN113964627A (zh) 2022-01-21

Family

ID=79465197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111214485.0A Pending CN113964627A (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种性能可调的太赫兹波发射器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113964627A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108919523A (zh) * 2018-09-03 2018-11-30 北京航空航天大学 偏振态可调谐的太赫兹波发射器
US20230148297A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-11 Shan Dong University Magnetic heterojunction structure and method for controlling and achieving logic and multiple-state storage functions
WO2023163032A1 (ja) * 2022-02-24 2023-08-31 国立大学法人大阪大学 テラヘルツ波出力装置およびテラヘルツ波出力方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108963724A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 中国工程物理研究院电子工程研究所 介质-金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器
CN109061911A (zh) * 2018-09-03 2018-12-21 北京航空航天大学 偏振态可调谐的太赫兹波发射器
CN109256656A (zh) * 2018-10-19 2019-01-22 山东大学 自旋矩纳米振荡器及基于该振荡器的太赫兹信号发生器
CN109300922A (zh) * 2018-10-15 2019-02-01 上海大学 一种基于电子自旋的高效太赫兹发射芯片及其制作方法
CN109411993A (zh) * 2018-12-28 2019-03-01 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于交换偏置磁场的太赫兹波发生器
CN109818234A (zh) * 2019-02-26 2019-05-28 中国科学技术大学 一种强度和偏振主动可调的太赫兹波发射器
CN110768087A (zh) * 2019-11-22 2020-02-07 北京航空航天大学 一种偏振可调谐太赫兹波辐射源
CN111916976A (zh) * 2020-08-10 2020-11-10 北京航空航天大学 一种基于自旋发射的超宽带偏振可调谐太赫兹辐射源
CN113437211A (zh) * 2021-06-25 2021-09-24 上海理工大学 一种基于磁性隧道结的太赫兹波调制器及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108963724A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 中国工程物理研究院电子工程研究所 介质-金属光子晶体、其制备方法和太赫兹脉冲发生器
CN109061911A (zh) * 2018-09-03 2018-12-21 北京航空航天大学 偏振态可调谐的太赫兹波发射器
CN109300922A (zh) * 2018-10-15 2019-02-01 上海大学 一种基于电子自旋的高效太赫兹发射芯片及其制作方法
CN109256656A (zh) * 2018-10-19 2019-01-22 山东大学 自旋矩纳米振荡器及基于该振荡器的太赫兹信号发生器
CN109411993A (zh) * 2018-12-28 2019-03-01 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种基于交换偏置磁场的太赫兹波发生器
CN109818234A (zh) * 2019-02-26 2019-05-28 中国科学技术大学 一种强度和偏振主动可调的太赫兹波发射器
CN110768087A (zh) * 2019-11-22 2020-02-07 北京航空航天大学 一种偏振可调谐太赫兹波辐射源
CN111916976A (zh) * 2020-08-10 2020-11-10 北京航空航天大学 一种基于自旋发射的超宽带偏振可调谐太赫兹辐射源
CN113437211A (zh) * 2021-06-25 2021-09-24 上海理工大学 一种基于磁性隧道结的太赫兹波调制器及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
宋立远: "《应用物理》", 北方交通大学出版社, pages: 4 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108919523A (zh) * 2018-09-03 2018-11-30 北京航空航天大学 偏振态可调谐的太赫兹波发射器
US20230148297A1 (en) * 2021-11-10 2023-05-11 Shan Dong University Magnetic heterojunction structure and method for controlling and achieving logic and multiple-state storage functions
US11922986B2 (en) * 2021-11-10 2024-03-05 Shan Dong University Magnetic heterojunction structure and method for controlling and achieving logic and multiple-state storage functions
WO2023163032A1 (ja) * 2022-02-24 2023-08-31 国立大学法人大阪大学 テラヘルツ波出力装置およびテラヘルツ波出力方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113964627A (zh) 一种性能可调的太赫兹波发射器
Dürrenfeld et al. A 20 nm spin Hall nano-oscillator
Chen et al. Generation and manipulation of chiral broadband terahertz waves from cascade spintronic terahertz emitters
Feng et al. Spintronic terahertz emitter
Bull et al. Spintronic terahertz emitters: Status and prospects from a materials perspective
Maehara et al. High Q factor over 3000 due to out-of-plane precession in nano-contact spin-torque oscillator based on magnetic tunnel junctions
Suzuki et al. Perpendicular magnetic tunnel junction with a strained Mn-based nanolayer
Adam et al. Magnetically and optically tunable terahertz radiation from Ta/NiFe/Pt spintronic nanolayers generated by femtosecond laser pulses
CN109300922B (zh) 一种基于电子自旋的高效太赫兹发射芯片及其制作方法
US10381555B2 (en) Variable-frequency magnetoresistive effect element and oscillator, detector, and filter using the same
JP2007184923A (ja) 発振器
CN106207364B (zh) 基于硬磁材料的自旋微波振荡器
US11533020B2 (en) Single magnetic-layer microwave oscillator
Koleják et al. 360° polarization control of terahertz spintronic emitters using uniaxial FeCo/TbCo2/FeCo trilayers
Lezier et al. Fully reversible magnetoelectric voltage controlled THz polarization rotation in magnetostrictive spintronic emitters on PMN-PT
Hu et al. Single-pulse all-optical partial switching in amorphous DyxCo1− x and TbxCo1− x with random anisotropy
Xiang et al. Realizing Room‐Temperature Resonant Tunnel Magnetoresistance in Cr/Fe/MgAl2O4 Quasi‐Quantum Well Structures
Islam et al. Subnanosecond magnetization reversal of a magnetic nanoparticle driven by a chirp microwave field pulse
Sethi et al. Compensation of anisotropy in spin Hall devices for neuromorphic applications
Isogami et al. Dependence of magnetic damping on temperature and crystal orientation in epitaxial Fe4N thin films
Bhoomeeswaran et al. Tuning of Microwave Frequency and Power Enhancement Using Spin Torque Nano-Oscillator With Tilted Polarizer
Zhang et al. Ultrahigh frequency and anti-interference optical-mode resonance with biquadratic coupled FeCoB/Ru/FeCoB trilayers
Sim et al. Current driven oscillation and switching in Co/Pd perpendicular giant magnetoresistance multilayer
Kanai et al. Electric-field-induced magnetization switching in CoFeB/MgO magnetic tunnel junctions
Kruglyak et al. Use of the Faraday optical transformer for ultrafast magnetization reversal of nanomagnets

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination