【物理学家|自旋电子新突破——物理学家开发微型太赫兹源】
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江苏激光联盟导读：
马丁路德大学哈雷-维滕贝格大学（Martin Luther University Halle-Wittenberg-MLU)和柏林自由大学（Freie Universit?t Berlin）的研究人员在《ACS Applied Nano Materials》上发表了他们的研究 ， 称他们开发了一种产生太赫兹辐射的简单新方法 ， 利用强激光脉冲可控制太赫兹电磁场直接在特定点产生 。
微型太赫兹辐射源的示意图太赫兹辐射介于电磁波谱中的微波和不可见红外辐射之间 ， 应用范围很广 ， 从材料测试到通信和安全技术都是其重要的应用领域 。 比如在材料学中 ， 它就被用来研究不透明材料 。
MLU大学的物理学家Georg Woltersdorf教授解释道：“太赫兹辐射没有电离效应 ， 不会从原子中移除电子 ， 因此与X射线不同 ， 这种辐射不会对健康构成风险 。 这就是为什么它会被用于机场全身扫描仪 。 ”到目前为止 ， 太赫兹辐射只能通过相对复杂的设备产生 ， 这也导致了其尚未被广泛应用于研究 。 Woltersdorf的团队的设计是将过程趋于小型化 ， 并在特定的所需地点产生辐射——比如直接在电子芯片上产生太赫兹辐射 。 在实验中 ， 他们使用了一种能产生持续约250飞秒光脉冲的高功率激光器（一飞秒即为一秒的十亿分之一） 。 这些极短的光脉冲随后被引导到磁性纳米结构上 ， 以激发其内部的电子 。 这就产生了一个强烈的自旋电流脉冲 。 简而言之 ， 自旋是电子的内在角动量 ， 构成了磁性的基础 。 当电子被激发时 ， 所谓的自旋电流流过纳米结构的界面层 。 逆自旋霍尔效应将其转换成太赫兹电流脉冲 。 这可最终在芯片上产生所需的太赫兹辐射 ， 可以直接耦合到导线结构中并加以利用 。
电信号(红色实线)和电光信号(紫色实线)的测试能谱 。 未来该团队可能再次基础上获得更多突破 ， 利用外部磁场可以调节电流的极性 。 现阶段尚未实现 。 未来这种微型太赫兹源的应用范围可以从科学研究到高频电子、医学、材料测试和通信技术等多领域 。
来源：Hoppe W. et al. On-Chip Generation of Ultrafast Current Pulses by Nanolayered Spintronic Terahertz Emitters. ACS Applied Nano Materials (2021). doi:10.1021/acsanm.1c01449
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