Second and third harmonics generation by coherent sub-THz radiation at induced Lifshitz transitions in gapped bilayer graphene
利用强相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论，研究了低能光子激发诱导的Lifshitz跃迁的高次谐波产生.在非绝热多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程。通过数值求解，研究了两个线偏振相干电磁波反向传播诱导Lifshitz跃迁中粒子-空穴湮灭时二次和三次谐波的产生率.结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，用于产生频率的亚太赫兹域中的偶次和奇次高次谐波。
2020-07-03 cond-mat.mes-hall
Giant Faraday rotation induced by Berry phase in bilayer graphene under strong terahertz fields
半导体中的高阶太赫兹（THz）边带产生（HSG）是一种与高次谐波产生类似的物理现象，但频率要低得多。研究发现，弱光激发的电子-空穴对在强太赫兹场的驱动下，可以沿循环路径积累Berry相。在单层MoS $_2$中，Berry相位表现为短脉冲激发下发射信号的法拉第旋转角。本文将THz极端非线性光学中的Berry相位理论应用于具有Bernal堆积的偏压双层石墨烯，该石墨烯具有与单层MoS $_2$相似的Bloch带特征和光学性质，如时间反演相关的谷和谷对比光学选择规则。双层石墨烯具有比单层MoS $_2$大得多的Berry曲率，这导致光发射的巨大法拉第旋转（对于频率为1 THz且强度为8 kV/cm的THz场，$\sim$为1 rad）。这为使用双层石墨烯和低功率THz激光器用于超快电光器件提供了机会。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall
Induced by coherent THz-radiation high harmonics generation in bilayer graphene at high Fermi energies
研究了高费米能级下AB型双层石墨烯与相干电磁辐射相互作用的非微扰机制中的高次谐波产生过程。在电子的高费米能区中施加的相干低频辐射场排除了增强高谐波速率的带间跃迁。本文发展的带电载流子与强抽运波相互作用的微观非线性量子理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。在多光子激发机制下，密度矩阵的Liouville-vonNeumann方程被解析和数值求解。基于数值解，我们研究了任意偏振泵浦光的高次谐波的速率。所得结果表明，双层石墨烯可以作为一种有效的材料，用于产生从太赫兹到中红外频率域的高次谐波，在泵浦波中等强度。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall
High performance bilayer-graphene Terahertz detectors
我们报告了基于等离子体波激发的双层石墨烯场效应晶体管作为THz宽带光电探测器。通过采用宽栅结构或埋栅结构，我们实现了在0.29-0.38 THz范围内的响应度$\sim 1.2V/W (1.3 mA/W)$和噪声等效功率$\sim 2\times 10^{-9} W/Hz^{-1/2}$，在光电压和光电流模式。这种技术的潜力，可扩展到更高的频率和灵活的设备的发展，使我们的方法具有竞争力的下一代太赫兹检测系统。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall
Controlled spin-to-charge conversion in noncollinear antiferromagnet-based Py/Mn$_{3}$Pt heterostructure
本文通过宽带铁磁共振系统研究了Py/Mn₃Pt非共线反铁磁异质结构，发现其具有显著增强的阻尼和高效自旋泵浦，有效自旋混合电导达4.8×10¹⁸ m⁻²，证明该体系在超快自旋电子器件中具有重要应用潜力。
2025-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Emission from Compensated Magnetic Heterostructures
太赫兹发射光谱（TES）最近在揭示太赫兹（THz）频率范围内的自旋动力学方面发挥了重要作用。目前，铁磁（FM）/铁磁（NM）异质结构作为THz源已被广泛研究。补偿磁体，如亚铁磁体（英语：Ferromagnetic）和反铁磁体（英语：Antiferromagnetic）（AFM）是具有有趣自旋动力学的其他类型的磁性材料。在这项工作中，我们研究了从补偿磁异质结构，包括CoGd合金或IrMn AFM层的TES。对CoGd/Pt双层结构的太赫兹辐射的组分和温度依赖性进行了系统的测量。结果表明，太赫兹辐射场的大小取决于激光诱导自旋电流的净自旋极化，而不是净磁化强度。同时也证明了这种太赫兹辐射源的温度鲁棒性。另一方面，AFM在THz发射中起着不同的作用。IrMn/Pt双层显示出可忽略的THz信号，而Co/IrMn诱导相当大的THz输出，表明IrMn不是一个好的自旋电流发生器，但一个好的检测器。我们的研究结果不仅表明，补偿磁铁可以用于强大的太赫兹辐射，但也提供了一种新的方法来研究磁化动力学，特别是在磁化补偿点附近。
2018-06-07 cond-mat.mes-hall
Magnetic proximity effect induced FMR frequency enhancement in {Py/FeMn} bilayers
铁磁共振（FMR）在交换耦合铁磁-反铁磁（FM/AFM）双层膜通常表现出适度的增加，由于诱导单向各向异性的共振频率。在这里，我们报告了一个大的FMR频率增强对亚太赫兹范围内观察到的Py/FeMn与AFM FeMn。这种效应与Fe Mn中由Py层的磁邻近效应引起的相当大的感应磁矩有关。所观察到的FMR性能解释为由于竞争的本征反铁磁秩序和铁磁邻近效应在纳米薄FeMn。我们的研究结果表明，结合材料与强和弱的反/铁磁有序可能会关闭出了名的困难GHz-THz间隙重要的高速自旋电子应用。
2020-09-27 cond-mat.mes-hall
Strain-induced large injection current in twisted bilayer graphene
莫尔材料中的电子波函数对局部原子构型的细节高度敏感，使得布洛赫带的几何形状和拓扑结构能够通过堆叠和应变来控制。在这里，我们预测，大的注入电流（圆偏振照射下）可以开发应变扭曲双层石墨烯（TBG）异质结构与破坏亚晶格对称性，这样的大体积光伏电流流动，即使在没有一个pn结，可以控制入射光的螺旋度。正如我们所认为的，大注入电流率从强大的和高峰值带间Berry曲率偶极分布（所产生的纹理应变TBG异质结构中的布洛赫波函数）。引人注目的是，我们发现，TBG注入电流显示出明显的反应，在太赫兹制度，可以调谐的化学势。这使得注入电流成为TBG异质结构中对称性破缺的有用光电流探针，并使TBG成为一种有前途的THz技术材料。
2021-07-15 cond-mat.mes-hall
Ultralow-noise terahertz detection by p-n junctions in gapped bilayer graphene
本研究通过在双层石墨烯分栅 p-n 结中引入电致带隙，显著提升太赫兹电流与电压响应率并降低噪声，刷新低温半导体太赫兹探测器纪录。
2022-12-10 cond-mat.mes-hall
Simulation of Hot-Carrier Dynamics and Terahertz Emission in Laser-Excited Metallic Bilayers
金属双层结构已被证明可以发射强太赫兹（THz）脉冲。我们提出了一个预测的多尺度模式，模拟光诱导自旋电流的Fe/Pt异质结和发射的电场。电子效应的处理在纳米尺度上使用玻尔兹曼输运方程的动态平衡载流子，数值求解的粒子在细胞的代码。的光学效果进行了模拟与形式主义，桥梁的纳米尺度的结构的发射波的微米尺度。该方法有助于理解最近的实验结果的基础上的微观散射效应和运输现象。我们的理论的多功能性，使其能够很容易地适应于一个广泛的自旋电子太赫兹发射器设计。作为一个例子，我们展示了太赫兹产生效率，定义为输出输入功率比，可以提高和优化使用串联堆叠层结合太赫兹抗反射涂层。
2018-12-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Competition of Dzyaloshinskii-Moriya and higher-order exchange interactions in Rh/Fe atomic bilayers on Ir(111)
利用自旋极化扫描隧道显微镜和密度泛函理论研究了Ir（111）表面Rh/Fe原子双层膜的非共线自旋结构.我们发现，高阶交换相互作用敏感地依赖于堆叠顺序。对于fcc-Rh/Fe/Ir（111），阻挫交换作用占主导地位，并导致形成周期约为1.5 nm的自旋螺旋基态。对于hcp-Rh/Fe/Ir（111）体系，高阶交换作用有利于双排反铁磁态或uudd态。然而，在Fe/Ir界面处的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用导致相邻磁矩之间的约4°的小角度，从而导致倾斜的“uudd”基态。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Hall mass and transverse Noether spin currents in noncollinear antiferromagnets
本文研究非共线反铁磁体中由自旋旋转对称性产生的守恒诺特流，发现纵向驱动力可普遍产生自旋流霍尔分量，并提出各向同性四阶张量“霍尔（逆）质量”来描述该效应，通过铁磁—非共线反铁磁双层结构中的自旋泵浦数值验证了其可实现性。
2024-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band filling effects on the emergence of magnetic skyrmions: Pd/Fe and Pd/Co bilayers on Ir(111)
结构相似的过渡金属系统可以具有广泛不同的磁性。一个最好的例子是在Ir（111）上的双层膜，其中Pd/Fe/Ir（111）基态具有良好建立的非共线自旋织构，而Pd/Co/Ir（111）呈现铁磁（FM）单畴。为了揭示这些不同的磁行为的起源，在这里进行的Pd/Fe和Pd/Co双层膜的Ir（111）的研究。基于所获得的\textit{ab-initio}电子结构、交换耦合参数（$J_{ij}$）和Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（π），我们证明，虽然在Pd/Co/Ir（111）中π是显著的，但两种成分在Pd/Fe/Ir（111）中的非共线性起源中起着关键作用：磁挫的存在和更大的面内π，两者都具有长程影响。在这两个系统中的$J_{ij}$和$J_{ij}$的行为可以解释在一个简单的刚性带状模型。此外，通过将磁参数从Pd/Co/Ir（111）调整到Pd/Fe/Ir（111）\textit{ab-initio}值进行自旋动力学模拟，我们可以找到原始FM Pd/Co/Ir（111）中出现skyrmion相的条件。
2022-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrically driven spin torque and dynamical Dzyaloshinskii-Moriya interaction in magnetic bilayer systems
用电的方法有效地控制磁性是当前自旋电子学研究的一个中心问题，这为设计集成自旋电子器件提供了机会。然而，最近的研究方法大多是基于电流注入，它们不可避免地伴随着相当大的能量损失，通过焦耳加热。在这里，我们从理论上提出了一种方法来施加自旋力矩到磁性双层系统的应用电压通过利用Rashba自旋轨道相互作用。转矩类似于众所周知的电流感应转矩，提供类似的磁性可控性，但没有焦耳加热能量损失。扭矩也被证明是作为一个界面Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用，使我们能够激活和创造非共线磁性像skyrmions通过电压的应用。我们的建议提供了一个有效的技术来操纵自旋电子器件的磁化没有焦耳加热能量损失。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Terahertz conductivity of twisted bilayer graphene
利用太赫兹时域光谱技术，在0.3 - 3 THz的频率范围内，测量了不同温度（10 - 300 K）下扭曲双层石墨烯的光学电导率实部[ $σ_{1}(ω)$ ].在Drude样响应的顶部，我们看到$σ_{1} (ω)$在$\sim$ 2.7 THz处的强峰。我们使用无序依赖（单一散射）模型分析了整体Drude样响应，然后将2.7 THz处的峰值归因于该能量处的增强态密度，这是由两个石墨烯层的相称扭曲引起的van Hove奇点的存在引起的。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Limiting performance of graphene bilayer sub-terahertz detectors at large induced band gap
本研究通过高κ介电层诱导石墨烯双层大带隙（至90 meV），在0.13 THz下测得NEP从450降至30 fW/Hz½，未饱和，并揭示等离子体振荡对优化响应的重要性。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall
High-mobility compensated semimetals, orbital magnetization, and umklapp scattering in bilayer graphene moire superlattices
本研究利用磁输运与太赫兹激发相结合的多信使方法，揭示了BLG/hBN莫尔超晶格中由晶格对齐产生的补偿半金属、轨道磁化增强及umklapp散射限制高温导电性的机制。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall
THz emission from Fe/Pt spintronic emitters with L1$_{0}$-FePt alloyed interface
纳米磁学和自旋电子学的最新发展使得超快自旋物理能够用于太赫兹（THz）发射。由铁磁FM /非磁性（NM）薄膜异质结构组成的自旋子太赫兹辐射源在太赫兹光谱学中表现出了令人印象深刻的特性，在科学和工业应用中具有巨大的潜力。在这项工作中，我们专注于FM/NM界面上的太赫兹发射的影响，通过调查Fe/Pt双层工程接口。特别地，我们有意地通过插入有序的L1 $_{0}$ -FePt合金中间层来修改Fe/Pt界面。随后，我们建立了Fe/L1 $_{0}$ -FePt（2nm）/Pt配置是显着优于Fe/Pt双层结构，太赫兹发射幅度。后者取决于界面两侧的合金化程度。独特的三层结构为下一代自旋电子太赫兹发射器的材料选择开辟了新的前景。
2022-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generating coherent phonon waves in narrow-band materials: a twisted bilayer graphene phaser
本文提出利用扭曲双层石墨烯中极低费米速度的慢电子能带，通过受激发射放大晶格振动，构建名为phaser的器件以产生太赫兹频率的相干声子束，为量子存储、量子态探测、非平衡物相及太赫兹光学器件设计开辟新途径。
2022-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Identifying the origin of out-of-plane spin polarization in the noncollinear antiferromagnet Mn$_3$Ge
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN（理化学研究所）；Southeast University（东南大学）
研究通过铁磁共振技术比较不同晶向单晶Mn$_3$Ge/Py双层的自旋扭矩，发现平面外自旋极化源于反铁磁序主导的磁自旋霍尔效应和界面自旋交换作用的共同作用。
2026-03-25 cond-mat.mes-hall
Interface reflectivity of a superdiffusive spin current in ultrafast demagnetization and THz emission
采用第一性原理输运方法计算了铁磁膜与非铁磁膜接触界面的自旋和能量相关的反射率，并将其结合到超扩散自旋输运模型中，研究了飞秒激光诱导Fe的超快退磁|NM和Ni| NM（NM= Au、Al和Pt）双层。通过比较计算的退磁与透明和真实的界面，我们表明，自旋相关的反射的超快退磁和相关的太赫兹电磁辐射有显着的影响。特别地，在Fe处发现自旋过滤效应。|NM界面，其增加注入NM金属的自旋电流，这增强了所产生的退磁和所产生的THz发射。这表明，太赫兹辐射可以通过定制的接口，指示一个非常大的可调谐性进行优化。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall
Moiré Topology in Twisted Structures with Noncollinear Spin-Orbit Coupling
Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
提出基于非共线自旋轨道耦合实现拓扑莫尔微带的新途径，在HgI2中验证机制，并通过机器学习代理优化为PbI2，获得更窄更隔离的拓扑平带，支持关联磁性及量子自旋霍尔和陈绝缘体相。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing of large interfacial contribution to spin orbit coupling in CoFeB/Ta heterostructure by ultrafast THz emission spectroscopy
超快THz辐射从铁磁/双金属双层异质结构为基础的自旋电子发射器的产生一般利用的转换，从自旋到电荷电流的双金属层内，其界面与铁磁层。对于这种结构的THz发射的逆自旋霍尔效应的潜在机制的各种可能的子贡献，需要被利用，不仅用于调查在材料性质本身的基本水平上的复杂性，而且用于改善它们的宽带和高功率THz发射的性能。在这里，我们报告超快太赫兹发射CoFeB/Ta双层在不同的样品温度在一个大的范围内解开的作用，内在和外在的自旋电荷转换过程。除了在太赫兹发射的增强，其温度依赖性显示太赫兹信号极性反转，如果CoFeB/Ta样品在升高的温度下退火。我们提取的自旋霍尔电阻率的行为，确定内在的自旋霍尔电导率的贡献，并与标准的Fe/Pt系统进行比较。我们的研究结果清楚地表明了一个巨大的界面贡献的整体自旋霍尔角所产生的修改后的界面在退火的CoFeB/Ta，其中在相应的自旋霍尔角的符号反转表现出从太赫兹振幅随温度的变化。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-order harmonic generation in gapped bilayer graphene
发展了相干电磁辐射与带隙双层石墨烯相互作用的微观非线性量子理论。在多光子激发状态下，数值求解了密度矩阵的Liouville-von Neumann方程。所发展的带电载流子与强驱动波场相互作用的理论在布里渊区的狄拉克点附近是有效的。我们考虑了非绝热相互作用区中的谐波产生过程，当Keldysh参数为1阶时。在数值解的基础上，我们研究了任意极化的强泵浦波场中粒子-空穴湮灭时奇次和偶次高次谐波的速率。实验结果表明，带隙的双层石墨烯可以作为一种有效的介质，在太赫兹和远红外频率域产生偶次和奇次高次谐波。
2019-05-20 cond-mat.mes-hall
Dynamical response of noncollinear spin systems at constrained magnetic moments
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)（巴塞罗那材料科学研究所）；ICREA - Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
本文提出了一种方法框架，用于在时间依赖DFT水平上实现对非共线自旋系统磁矩的参数控制，并展示了其在CrI₃和Cr₂O₃太赫兹光学响应中的应用。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modification of spintronic terahertz emitter performance through defect engineering
自旋铁磁/非磁异质结构是一种基于自旋电荷转换的新型太赫兹辐射源。太赫兹自旋电子发射器的关键技术和科学挑战是增加其强度和频率带宽。通过引入自旋极化非平衡电子的散射寿命和界面传输，揭示了工程自旋电子太赫兹产生的因素。我们澄清的光谱形状和太赫兹振幅上的界面传输的电子缺陷散射寿命的影响，以及这是如何与双层发射器的结构缺陷。我们的研究结果定义了一个路线图的性质，以及检测到的太赫兹脉冲的形状和光谱，这是必不可少的金属自旋电子太赫兹发射器的未来应用。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall
Dynamical amplification of magnetoresistances and Hall currents up to the THz regime
自旋-轨道相关效应为未来设备的磁性单元读写信息提供了一条非常有前途的途径。这些现象不仅依赖于静态磁化方向，而且依赖于其动态，以实现可以达到THz范围的快速切换。在这项工作中，我们认为Co/Pt和Fe/W双层显示，占不同的过程之间的相位差是至关重要的正确描述的动态电流。通过调整每个系统的铁磁共振，我们发现，动态自旋霍尔角可以非平凡地改变符号，并提高了500%以上，达到巨大的价值。我们表明，电荷和自旋泵机制可以大大放大或缩小流经系统的电流，影响各种磁阻和霍尔效应，从而影响直流和二次谐波的实验测量。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall
Coherent Modulation of Two-Dimensional Moiré States with On-Chip THz Waves
Columbia University（哥伦比亚大学）；Washington University（华盛顿大学）；University of Washington（华盛顿大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；Fritz Haber Institute of the Max Planck Society（马克斯·普朗克学会弗里茨·哈伯研究所）
本研究针对二维范德华莫尔结构的远程调控需求，利用双栅器件中的少层石墨烯栅极作为片上光弹性换能器，通过飞秒激光激发产生0.4-1 THz相干声子波包，实现了TMD莫尔双层中莫尔激子与莫特态的原位相干调制，为莫尔器件功能层的相干控制与振动纠缠提供了新途径。
2024-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Magnetic injection photocurrents in valley polarized states of twisted bilayer graphene
Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊卡巴斯基克，巴斯克科学基金会）
本研究通过谷极化打破时间反演对称性，揭示了双层石墨烯中磁注入光电流的产生机制，用于区分不同自旋-谷极化场景。
2025-11-26 cond-mat.mes-hall
Ratchet effect in spatially modulated bilayer graphene: Signature of hydrodynamic transport
我们报告观察棘轮效应-产生直接电流响应外部太赫兹（THz）辐射-在双层石墨烯，其中反转对称性被打破的不对称的双光栅栅电位。作为一个中心的结果，我们表明，在高温下，$T = 150~\textrm{K}$，棘轮电流在高频$ \propto 1/ω^2$减少，而在低温下，$T = 4.2~\textrm{K}$，频率依赖性变得更强$\propto 1/ω^6$。理论表明，棘轮电流的频率依赖性对电子-杂质散射率和电子-电子散射率的比值非常敏感。该理论预测的依赖性$1/ω^6$是实现在流体动力学制度，当电子-电子散射占主导地位，而$1/ω^2$是特定的漂移扩散近似。因此，我们的实验观察到一个非常强的频率依赖性揭示了流体动力学制度的出现。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall
Optical bistability of graphene in the terahertz range
我们利用弛豫时间玻尔兹曼方程在均匀交流电场中的精确解来描述石墨烯在太赫兹（THz）波段的非线性光学响应。单层，双层和ABA堆叠的三层石墨烯的情况下，被认为是最合适的单层物种利用非线性自由电子响应。我们发现，单层石墨烯的单层显示在太赫兹范围内的光学双稳态，在实践中可达到的电磁功率范围内。还计算了与三次谐波产生相关的电流。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Spin pumping in an altermagnet/normal metal bilayer
该研究理论分析交替磁绝缘体/正常金属双层膜的自旋泵浦，发现非均匀磁场且调制方向偏离磁振子简并高对称路径时，交替磁序会产生区别于常规反铁磁体的独特信号。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall
Different spin relaxation property observed in linearly and circularly polarized laser induced terahertz emission from Bi/Co bilayer
本文通过测量 Bi/Co 双层中退磁与光-自旋转换两种机制诱导的太赫兹发射，发现自旋流强度和带宽对 Bi 厚度依赖不同，揭示其源于 Bi 层中光激发自旋流的不同自旋弛豫特性。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Correlation of interface transmission in THz spintronic emitters with spin mixing conductance in spin pumping experiments
太赫兹自旋电子学是自旋电子学研究领域中的一个新方向，它将磁学、光学物理和超快光子学结合起来。该领域的实验方案涉及使用飞秒激光脉冲来触发由铁磁（FM）和非磁性（NM）薄膜组成的双层膜中的超快自旋和电荷动力学，其中NM层具有强自旋轨道耦合。太赫兹自旋电子发射器的关键技术和科学挑战是增加其强度和频率带宽。为了实现这一点，需要控制辐射源，即超快自旋电流的传输。然而，从FM到NM层的自旋电流的转移是高度界面敏感的效应。在这项工作中，我们研究了通过界面的自旋电流传输的性质，测量太赫兹发射的强度，并将其与有效自旋混合电导进行比较，这是通过界面的自旋电流传输中的关键概念之一。结果表明，自旋混合电导的界面具有较高的外延程度类似的太赫兹发射的改善增强。自旋混合电导和太赫兹辐射之间的比例关系可以定义自旋电子太赫兹发射器的工程发射的新方向。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast Hot-Carrier cooling in Quasi Freestanding Bilayer Graphene with Hydrogen Intercalated Atoms
利用飞秒太赫兹光泵浦探测光谱研究了准自由支撑双层外延石墨烯中热载流子的冷却动力学。我们观察到较长的衰减时间常数，在2.6至6.4 ps的范围内，与以前的研究相比，单层石墨烯，这增加非线性与激发强度。增加的弛豫时间是由于在氢嵌入之后石墨烯层与SiC衬底的解耦，这增加了石墨烯与衬底之间的距离。此外，我们的测量没有表明超碰撞机制与热载流子的冷却过程有关，这最终是通过电子光学声子散射实现的。
2023-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pump-induced terahertz anisotropy in bilayer graphene
我们研究了强线偏振面内太赫兹场作用下掺杂双层石墨烯的带内非线性动力学。我们在低温（12 K）下对掺杂双层石墨烯进行了3.4 THz场的简并泵浦-探测实验，发现当泵浦光与探测光共偏振时，差分泵浦-探测信号几乎是交叉偏振情况下的两倍。我们表明，这种泵引起的各向异性的起源是在探测方向上的平均电子有效质量的差异时，由泵平行或垂直于探测极化的方向在k空间中的载流子被移位。我们使用一个简单的半经典模型和玻尔兹曼方程模拟的电子动力学与唯象散射的系统模型，并找到良好的定性与实验结果一致。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum-classical approach to spin and charge pumping and the ensuing radiation in THz spintronics: Example of ultrafast-light-driven Weyl antiferromagnet Mn$_3$Sn
本研究提出量子-经典多尺度方法（QME+LLG+Jefimenko），揭示飞秒光驱动Mn$_3$Sn双层中自旋与电荷泵浦产生太赫兹辐射的机制，发现局域磁化电荷泵浦贡献最大。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Absorption and generation of femtosecond laser-pulse excited spin currents in non-collinear magnetic bilayers
利用飞秒激光脉冲激发铁磁薄膜，可以在超快时间尺度上产生自旋电流。最近，已经证明这些超快自旋电流可以将角动量传输到相邻的FM层，能够改变相邻层中磁化强度的大小和方向。在这项工作中，这些光激发的自旋电流的产生和吸收的影响。这是使用非共线磁性双层来完成的，即由导电间隔物分开的两个FM层。自旋电流在具有面外各向异性（OOP）的Co/Ni多层膜中产生，并被具有面内各向异性（IP）的Co层吸收。通过对激光脉冲感生磁化动力学的仔细分析证实了这种行为，之后证明了横向自旋电流在IP层的注入界面附近被非常局部地吸收（在第一约90%内）。2nm）。此外，它也将被证明，这种局部吸收的结果在太赫兹驻自旋波的IP层内的激发。这些高频自旋波测量的色散显示出相对于理论预测的差异，其中提出了第一个解释，涉及混合界面区域。最后，自旋电流的产生进行了研究，使用不同数量的重复的Co/Ni多层膜，这被证明是非常相关的识别光学自旋电流产生机制。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
Efficient Terahertz Generation Using Fe/Pt Spintronic Emitters Pumped at Different Wavelengths
自旋电子学的最新研究表明，磁性金属多层膜是一类新型的、非常有前途的宽带太赫兹辐射源。这种自旋电子多层膜由铁磁（FM）和非磁性（NM）薄膜组成。当由超快激光脉冲触发时，它们由于逆自旋霍尔效应而产生脉冲THz辐射，逆自旋霍尔效应是一种将来自磁化FM层的光驱动自旋电流转换为NM层中的瞬态横向电荷电流的机制，从而导致THz发射。FM/NM多层膜作为THz发射体，迄今为止仅在800 nm激发波长下使用飞秒钛宝石激光器进行了深入研究。在这项工作中，我们证明了在500 μm MgO衬底上生长的2 nm Fe和3 nm Pt的优化自旋电子双层结构，当用fs光纤激光器的超快激光脉冲（脉冲宽度接近100 fs，重复频率约100 MHz）在λ = 800 nm或λ = 1550 nm激发时，与THz辐射源一样有效。即使在低入射功率水平下，Fe/Pt自旋电子发射器在两个激发波长下都表现出有效的THz辐射产生。在1550 nm处的有效THz发射器操作促进了这种自旋电子发射器在由相对低成本和紧凑的fs光纤激光器驱动的THz系统中的集成，而不需要频率转换。
2018-06-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Photon-assisted transport in bilayer graphene flakes
基于石墨烯的双层薄片系统的电子电导揭示了不同的量子干涉效应，例如由于通过器件的竞争电子路径而产生的法布里-珀罗共振和尖锐的法诺反共振。当相同的纳米结构沉积在铁磁绝缘体上时，可以利用这些性质来获得自旋极化电流。在这里，我们研究如何自旋依赖电导的影响时，随时间变化的栅极电位施加到双层薄片。以下田戈登形式主义，我们探讨如何通过适当的选择的$ac$场门参数调制这样的系统的输运性质。振荡场的存在打开了为一个大的场参数集调谐原始反共振的可能性。我们表明，干扰图案可以部分或全部删除的时间依赖性的栅极电压。结果反映在相应的加权自旋极化，可以达到最大值为一个给定的自旋分量。我们发现，微分电导图作为偏置和栅极电位的函数显示不同的$ac$场参数配置的干扰模式。所提出的双层石墨烯薄片系统可以用作THz范围内的频率检测器。
2016-12-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of spin-triplet Cooper pairs via a canted antiferromagnet
本研究理论提出利用倾斜反铁磁体与常规超导体构成的简单双层结构，借助反铁磁子晶格磁化的本征非共线性可控产生自旋三重态库珀对，并通过Bogoliubov-de Gennes框架分析其空间关联及临界温度随倾斜度的变化，为实验观测提供依据。
2023-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Efficient photo-Nernst terahertz emission in single heavy-metal films
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；Center for Advanced Quantum Studies and Department of Physics, Beijing Normal University（北京师范大学量子前沿研究中心及物理学院）；Institute of Quantum Materials and Devices, School of Electronics and Information Engineering, Tiangong University（天津工业大学电子与信息工程学院量子材料与器件研究所）；Division of Physics and Applied Physics, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University（南洋理工大学物理与数学科学学院物理与应用物理系）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）
研究展示单层铂纳米薄膜在低温和外部磁场下高效太赫兹辐射，揭示超快光电-能斯特效应为驱动机制，通过厚度和合金抑制热导率提升发射强度，重新定义重金属角色。
2026-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast photocurrents in MoSe$_2$ probed by terahertz spectroscopy
我们利用太赫兹辐射光谱研究了典型的二维半导体过渡金属二硫属化物MoSe $_2$中的飞秒光电流动力学。我们确定了几种不同的机制产生太赫兹辐射响应于超短（$30\,$ fs）的光激发在双层（BL）和多层（ML）样品。在ML中，由于表面电场中光激发的载流子的漂移，面外电流产生皮秒时间尺度的THz辐射。BL发射由面内移位电流产生。最后，我们观察到的振荡约$23\,$太赫兹在从BL样品的发射。我们把振荡归因于两个激子态之间的量子拍频，能量分离为$\sim100\,$ meV。
2020-12-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Large photogalvanic spin current by magnetic resonance in bilayer Cr trihalides
磁性材料表现出丰富的与磁序相关的光学响应。这些现象反映了它们激发的性质，为磁状态提供了强有力的探测器和控制它们的方法。近年来，这类研究扩展到利用类似于光电流效应的非线性光学响应对自旋电流进行光学控制。然而，到目前为止，既不知道候选材料，也不知道计算光电流自旋电流的一般公式。在这项工作中，我们开发了一个通用的理论光电流自旋电流通过磁共振过程。使用非线性响应形式主义，我们发现的非线性电导率包括两个贡献，涉及一个和两个磁振子带，后者是一个贡献未知的日期。我们认为，双带过程中产生了一个大的光电流自旋电流的反铁磁相的双层CrI $_3$和CrBr $_3$，其共振频率可以通过外部磁场GHz-THz范围内调谐。我们的发现为在实际装置中研究自旋角动量的光电流效应开辟了一条途径。
2021-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin-orbit coupling induced ultra-high harmonic generation from magnetic dynamics
最近数据传输率的提高给信息技术带来了巨大的压力。维持这样的增长率需要开发在覆盖从0.1到10 THz（1 THz = 10 $^{12}$ ~Hz）的频率窗口的所谓太赫兹（THz）间隙中工作的源、检测器和系统。由于载波传输延迟（$\sim$ 1- 10 ps），该间隙表示对常规电子器件的挑战，以及由于热波动（300 K $\sim$ 6 THz），该间隙表示对光子器件的挑战。尽管如此，设计高效的室温THz源将构成从高分辨率成像到极宽带无线通信应用的关键推动因素。虽然固体中的高次谐波产生通常限于少于10个谐波，但宽带THz发射已被证明使用由沉积在贵金属顶部的铁磁体组成的磁性双层中的激光诱导超扩散自旋电流。虽然很有前途，但这种技术的主要缺点是需要光泵浦，因此缺乏可扩展性。在这里，我们证明了极高的谐波发射可以通过利用传统的自旋泵浦，而不需要光激发。我们表明，当自旋轨道耦合强度接近的s-d交换能量，强烈的非线性制度导致共振自旋翻转散射发生导致产生的一千个谐波在现实的反铁磁旋进频率，从而提高两个数量级的自旋和电荷动力学，并允许在300太赫兹以上的频率发射。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge and spin dynamics in spintronic THz emitters from Time-Dependent Density Functional Theory
Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）
本研究利用时间依赖密度泛函理论揭示Co/Pt和Co/W自旋电子THz发射器中超快自旋输运与电荷重分布的微观关联，发现材料特定电子相空间决定电荷与角动量转移差异。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gate voltage induced injection and shift currents in AA- and AB-stacked bilayer graphene
本文通过栅极电压打破中心对称性，在AA和AB堆叠双层石墨烯中研究光生电流效应，发现AB堆叠可产生毫安级直流电流，且栅压和化学势可有效调控该效应。
2023-07-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast THz probing of nonlocal orbital current in transverse multilayer metallic heterostructures
该研究利用飞秒光激发产生的太赫兹发射，探测金属多层异质结构中的非局域轨道电流及轨道—电荷电流转换，并通过温度依赖测量区分轨道与自旋贡献。
2023-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Evidence for Interlayer Electronic Coupling in Multilayer Epitaxial Graphene from Polarization Dependent Coherently Controlled Photocurrent Generation
迄今为止，大多数在C面SiC上的多层外延石墨烯的实验研究表明，由于旋转堆叠，不同层的电子态是解耦的。我们测量了外延石墨烯中的三阶非线性张量，作为探测层间电子耦合的一种新方法，通过研究相干控制光电流的太赫兹发射作为光泵和太赫兹光束偏振的函数。我们发现，预期从完美的非耦合层，即一个单一的石墨烯片的相干控制太赫兹发射的偏振依赖性，没有观察到。我们假设，所观察到的角度依赖性来自层之间的弱耦合;角度依赖性的模型计算将多层结构作为具有可变层间耦合的独立双层的堆叠来处理，定性地再现了偏振依赖性，为耦合提供了证据。
2011-09-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-efficiency Pt$_{75}$Au$_{25}$-based spintronic terahertz emitters
University of California Irvine（加州大学尔湾分校）；Irvine Materials Research Institute, University of California Irvine（加州大学尔湾分校欧文材料研究所）
本研究提出基于Pt75Au25合金的自旋电子太赫兹发射器，其在双层和三重层结构中实现了比传统Pt基设备更高的太赫兹输出功率，且巨旋磁Hall效应显著提升了效率。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast kinetics of the antiferromagnetic-ferromagnetic phase transition in FeRh
了解短程相互作用如何快速地建立长程序是凝聚态物理中最有趣的课题之一。FeRh是研究磁性中这个问题的测试样本，其中微观自旋-自旋交换相互作用最终负责铁磁或反铁磁宏观秩序。飞秒激光激发可以在反铁磁FeRh中诱导铁磁性，但这种转变的机制和动力学是激烈争论的话题。采用双泵浦太赫兹发射光谱，使我们能够显着增加瞬态太赫兹发射探针的时间检测窗口，而不会牺牲任何分辨率或灵敏度的损失。它使我们能够研究从飞秒到纳秒时间尺度的FeRh/Pt双层膜中的紧急铁磁性的动力学。我们的研究结果强烈建议的初始泵浦激发和太赫兹辐射的铁磁核的发射之间的潜伏期。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing Laser-Induced Spin-Current Generation in Synthetic Ferrimagnets Using Spin Waves
几种稀土过渡金属亚铁磁系统在飞秒激光脉冲激发下表现出全光磁化翻转。虽然这种现象是非常有前途的未来光磁数据存储应用，在这些系统中的非本地自旋输运的作用是很少了解。使用Co/Gd和Co/Tb双层，我们隔离的稀土材料所产生的自旋电流的贡献，通过使用的进动动力学，他们激发在相邻的铁磁层作为探针。通过测量太赫兹驻波自旋波以及GHz的均匀进动模式，我们探测这些自旋电流的高频和低频分量。低频均匀模式表明Gd对自旋电流的显著贡献，但不是来自Tb，这与在含Tb系统中实现全光开关的困难一致。太赫兹频率自旋波的测量揭示了稀土产生的自旋电流在亚ps时间尺度上激发动力学的能力。我们目前的建模工作使用的$s$ - $d$模型，有效地再现我们的结果，并允许我们解释的行为的自旋电流的时间分布。
2022-06-22 cond-mat.mes-hall
Optimized Spintronic Terahertz Emitters Based on Epitaxial Grown Fe/Pt Layer Structures
本文报道了利用MgO和蓝宝石衬底上的Fe/Pt双层膜的逆自旋霍尔效应产生脉冲宽带太赫兹辐射。发射极相对于层厚度，生长参数，衬底和几何排列进行了优化。实验确定的最佳层的厚度与模拟的自旋电流在铁磁层中诱导的定性协议。我们的模型考虑了Fe和Pt中自旋极化的产生、自旋扩散和积累以及双层样品的电学和光学性质。在违反直觉的方向上使用该装置，附接Si透镜以增加发射器的收集效率。优化的发射器提供了高达8 THz的带宽，这主要是由低温生长的GaAs（LT-GaAs）光电导天线用作检测器和泵浦激光的脉冲长度的限制。对于800 nm泵浦激光的亚100 fs脉冲长度，THz脉冲长度短至220 fs。平均泵浦功率低至25 mW（在75 MHz的重复率）已被用于太赫兹产生。这和一般性能使得自旋电子太赫兹发射器与基于非线性生成方法的已建立的发射器兼容。
2018-02-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Femtosecond Photocurrents at the Pt/FeRh Interface
飞秒激光激发的FeRh/Pt双层发射的超快脉冲的光电流在Pt层，从而导致在太赫兹光谱范围内的电磁辐射的发射。分析了飞秒激光脉冲的偏振态、外加磁场、样品温度和样品取向对太赫兹辐射的影响，结果表明，由于垂直自旋抽运和光致反自旋轨道力矩，在FeRh/Pt界面处可以产生光电流.从FeRh到Pt的垂直自旋泵浦不依赖于光的偏振，并且起源于超快激光诱导的FeRh铁磁相的退磁。在FeRh/Pt界面处的光致逆自旋轨道扭矩可以用圆偏振光对铁磁FeRh的磁化强度和随后产生的光电流的螺旋度相关效应来描述。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
