On-chip sensing of hotspots in superconducting terahertz emitters
高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8中的本征约瑟夫森结以其发射具有宽调谐频率的高功率太赫兹光子的能力而闻名。热点作为跨结的非均匀温度分布，被认为在同步结之间的规范不变相位差，从而实现相干强发射方面起着关键作用。先前的光学成像技术已经间接地表明热点温度可以高于超导体的临界温度。然而，这种光学方法通常会干扰局部温度分布，并且对于器件应用来说太慢。在本文中，我们展示了一种片上原位传感技术，可以精确地量化局部温度分布。这是通过在“发射极”结的顶部制造一系列微型“传感器”结并测量传感器上的临界电流与施加到发射极的偏置电流来实现的。这种完全电子化的片上设计可以实现对BSCCO结中热点的有效闭环控制，并显着增强超导太赫兹发射器的功能。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Microlensless Interdigitated Photoconductive Terahertz Emitters
本文报道了基于等离子体激元电极设计的叉指型光电导天线（iPCA）太赫兹（THz）发射器的制备。该iPCA的新颖设计使其能够在没有微透镜阵列聚焦的情况下工作，否则选择性光电导区域的光激发需要微透镜阵列聚焦，以避免来自相反偏置区域的发射的THz辐射的相消干涉。iPCA优于单个有源区PCA的优点在于，可以在更大的面积上进行光激发，因此避免了在更高的光激发密度下实现的饱和。在200 mW光激发下，从等离子体-iPCA发射的THz辐射功率比单个有源区等离子体PCA大~ 2倍，这将在更高的光功率下进一步增加。这种设计有望降低光电导太赫兹源和探测器的制造成本。
2014-09-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Efficient metallic spintronic emitters of ultrabroadband terahertz radiation
太赫兹电磁辐射对于成像和光谱学等许多应用非常有用。因此，非常希望具有覆盖1至30 THz窗口的有效的桌面发射器，同时由低成本、低功率飞秒激光振荡器驱动。到目前为止，所有固态发射器都只利用与电子电荷相关的物理学，并提供具有大量间隙的发射光谱。在这里，我们利用电子自旋来实现一个概念上新的太赫兹源，它依赖于定制的基本自旋电子学和磁性金属多层膜中的光子现象：超快光致自旋电流，逆自旋霍尔效应和宽带法布里-珀罗共振。在分析模型的指导下，这种自旋电子学路线为系统优化提供了独特的可能性。我们发现，5.8 nm厚的W/CoFeB/Pt三层产生的超短脉冲完全覆盖1至30太赫兹范围。我们的新型光源在带宽、太赫兹场幅度、灵活性、可扩展性和成本方面优于激光振荡器驱动的发射器，如ZnTe（110）晶体。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Narrowband Spintronic Terahertz Emitter based on Magnetoelastic Heterostructures
窄带太赫兹（THz）辐射是高分辨率光谱识别的关键，但飞秒（fs）激光驱动的窄带THz源仍然很少见。在这里，计算预测，金属/电介质/磁致弹性异质结构能够将fs激光脉冲转换为具有窄线宽的多周期THz脉冲，其线宽低至~1.5 GHz，这与现有fs激光激发发射器的单周期宽带THz脉冲形成对比。结果表明，当金属膜和磁弹性膜的厚度都在一定范围内时，飞秒激光辐照金属膜产生的短应变脉冲可以实现太赫兹自旋波在磁弹性膜中的激发和长距离输运.这些结果揭示了一种基于异质结构设计实现窄带THz脉冲光产生的途径，对THz磁振子器件的设计也具有一定的指导意义。
2021-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Room temperature terahertz polariton emitter
电子跃迁与光学谐振腔的光子模之间的强耦合机制表现为两个模之间简并度的提升和具有光电混合特性的两个极化激元态的产生。这种现象已经在原子、半导体中的激子和基于约瑟夫森结的量子电动力学电路中进行了研究。最近，也有强烈的兴趣来研究类似的效果，使用子带间跃迁的量子阱中的太赫兹，其中的超强耦合制度可以达到和新的物理效应已被预测。这个系统的另一个有趣的特点是，与基于超导体的系统相比，超强耦合机制可以保持到室温。在这项工作中，我们证明了抛物量子阱耦合到LC电路谐振器在超强耦合制度可以实现太赫兹辐射高达室温。
2012-01-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupling broadband terahertz dipoles to microscale resonators
自旋电子发射器是一类独特的太赫兹（THz）源，由于其准二维的几何形状，从而其能力耦合到谐振器近场。发射器的全局激发常常阻碍局部太赫兹偶极子与谐振器结构的各个模式之间的耦合机制的复杂细节。在这里，我们展示了空间映射的自旋电子发射器和远场光介导的结构化金属环境的本地太赫兹源之间的耦合强度。对于蝴蝶结的几何形状，实验结果再现的微观耦合机制提供见解的数值模型。通过提取开口环谐振器超颖表面和线性阵列中的THz模式结构，展示了该技术的广泛适用性。随着这些发展，具有定制的光谱和角发射轮廓的平面THz源是可访问的。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Maximizing the electromagnetic efficiency of spintronic terahertz emitters
本文针对自旋电子太赫兹发射器光太赫兹转换效率低的问题，提出将其与优化的1D俘获腔集成以最大化泵浦能量转换，实现245%发射增强和8dB强度提升，并给出最佳几何结构与衬底选择策略。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Highly-efficient spintronic terahertz emitter enabled by metal-dielectric photonic crystal
自旋太赫兹（SpintronicTHz，THz）辐射源与商用THz辐射源相比，具有频谱宽、成本低、使用灵活等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。在过去的几年中，人们在优化材料成分和结构几何方面进行了努力，并且转换效率已经接近ZnTe晶体。当前设计的缺点之一是相当有限的激光吸收-超过50%的能量被浪费，因此转换效率受到限制。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新的设备，充分利用激光强度和显着提高转换效率。该器件由金属-介质光子晶体结构组成，利用多个散射波之间的干涉，同时抑制激光的反射和透射，并对激光场分布进行整形。实验检测到的激光吸收和太赫兹产生显示与理论计算一一对应。我们实现了最强的太赫兹脉冲发射，提出了1.7倍的改进相比，目前设计的自旋电子发射器。该工作从光学角度为提高自旋电子太赫兹辐射器的性能开辟了一条新的途径。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Strain Engineering of Epitaxial Pt/Fe Spintronic Terahertz Emitter
基于自旋的太赫兹（THz）发射器利用逆自旋霍尔效应，是用于产生THz电磁辐射的超现代源。为了制造具有大太赫兹振幅和带宽的强大发射器，对微观模型的基本理解是必不可少的。这项研究揭示了工程师的太赫兹发射振幅和带宽在MgO和MgAl $_2$ O $_4$（MAO）衬底上生长的外延Pt/Fe发射极的重要因素，其中衬底的选择起着重要的作用。太赫兹波的振幅和带宽受到Fe自旋源层中的感生应变的影响。一方面，太赫兹电场幅度被发现是更大的Pt/Fe生长在MgO上，即使铁膜的结晶质量是优越的，当生长在微弧氧化。这是因为当Fe生长在MgO上时，在THz区域中具有较大的缺陷密度、较小的电子弛豫时间和较低的电导率。另一方面，带宽被发现是更大的Pt/Fe上生长的微弧氧化和解释的非耦合/耦合洛伦兹振荡器模型。这项研究提供了一个有见地的途径，进一步工程金属自旋电子太赫兹发射器在适当选择的基板和发射层的微观性能。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Graphene for Emission of Terahertz Radiation
石墨烯是由碳原子的单原子层组成的二维晶体。石墨烯中的电子和空穴表现为具有零有效质量和大（与半导体相比）费米速度的准相对论粒子。这些独特的物理性质可用于设计太赫兹辐射的探测器、发射器和调制器。在这里，我们讨论了使用石墨烯基结构发射太赫兹辐射的几个想法。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall
Hybrid terahertz emitter for pulse shaping and chirality control
针对太赫兹应用因需外部调制器而受限的问题，本文提出集成自旋电子发射器与半导体光电导天线PCA的混合太赫兹源，通过双波长激发和参数调控实现无外部组件的脉冲整形与手性控制，为工程化太赫兹辐射提供平台。
2024-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhanced laser-induced single-cycle terahertz generation in a spintronic emitter with a gradient interface
本文研究Pt/Co自旋电子THz发射器，提出在Pt与Co间引入成分梯度界面，实验证明其可在宽光通量范围内将光-THz转换效率提升两倍。
2024-11-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Proposal for a Graphene Plasmonic THz Emitter
我们提出了一个太赫兹辐射源的基础上的激发等离子体共振的石墨烯结构，通过混合两个近红外激光信号与太赫兹差频。该过程是光热电效应，最近已被证明在石墨烯中的THz频率下有效。天线将THz辐射耦合出亚波长石墨烯元件并耦合到远场中。发射是单色的，带宽由NIR激光源的带宽确定。作为发射器频率的函数的装置的输出功率估计为数十微瓦。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall
Deciphering the origin of spin current in spintronic terahertz emitters and its imprint on their electromagnetic radiation via time-dependent density functional theory
本研究采用含时密度泛函理论加Jefimenko方程方法，揭示了飞秒激光驱动Co/NM体系中太赫兹发射的自旋电流源于退磁化动力学量子泵浦，并阐明了电荷电流在不同时间范围对THz发射的主导作用及W层的特殊抑制机制。
2025-02-28 cond-mat.mes-hall
Co$_2$FeAl full Heusler compound based spintronic terahertz emitter
为了从自旋电子太赫兹发射器（STE）获得大的太赫兹（THz）幅度，需要具有100%自旋极化的材料（诸如钴基Heusler化合物）作为铁磁层。然而，已知这些化合物在薄膜区域中失去其半金属性，因为难以实现L2 $_1$有序化，这已成为薄膜生长的瓶颈。在这里，成功的沉积使用室温DC溅射的L2 $_1$和B2有序相的Co $_2$ FeAl全赫斯勒化合物的报告。在Co $_2$ FeAl/Pt STE中，Co $_2$ FeAl用作铁磁层，高度取向的Pt用作非铁磁层，其中MgO（10 nm）种子层对于实现Co $_2$ FeAl的L2 $_1$和B2有序化起重要作用。在CFA/Pt STE中产生THz辐射，其带宽在0.1-4 THz范围内。太赫兹电场的幅度进行了优化，相对于厚度，取向，和生长参数，使用厚度依赖模型，考虑光致自旋电流，超扩散自旋电流，逆自旋霍尔效应和太赫兹辐射的衰减层。本研究基于全Heusler Co $_2$ FeAl化合物，在涉及全Heusler化合物的STE研究中开辟了过多的可能性。
2021-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Direct evidence of terahertz emission arising from anomalous Hall effect
本文首次提供单层CoFeB铁磁薄膜中反常霍尔效应直接产生太赫兹辐射的实验证据，并通过厚度、取向和泵浦通量优化发射性能，揭示斜散射为主要物理机制。
2023-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Controlling polarization of spintronic THz emitter by remanent magnetization texture
太赫兹（THz）科学和技术促进了广泛应用的快速发展，并扩大了基础科学的前沿。自旋电子太赫兹发射器提供概念上的优点，因为磁性层中的自旋取向可以容易地通过外部施加的磁场或通过由磁性元件的特定形状确定的内部磁场分布来控制。在这里，我们报告了一个可切换的太赫兹源的基础上微图案化的磁性异质结构驱动的飞秒激光脉冲。我们表明，极化状态的精确可调谐性是由微结构的形状所决定的磁性层的基本磁化织构促进的。这些结果也揭示了非均匀磁化状态在磁性异质结构中产生超快自旋电流的潜在物理机制。我们的研究结果表明，线偏振太赫兹波的发射可以通过使用偏置磁场饱和样品来打开和关闭，为具有广泛潜在应用的集成片上太赫兹器件开辟了迷人的前景。
2022-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
High-efficiency spontaneous terahertz emission from electrically-excited plasmons in AlGaN/GaN two-dimensional electron gas
太赫兹科学技术的进步还有待于室温下高效率、高功率固态太赫兹光源的突破。二维电子气中的等离子体激元是一种很有前途的太赫兹辐射源有源介质。然而，还没有实现足以用于高功率操作的高壁插效率。在这里，我们报告的自发太赫兹发射可调的频率范围从0.3至2.5太赫兹通过电激发等离子体或等离子体极化激元模式在光栅栅耦合AlGaN/GAN 2DEG在7 K。通过调节光栅栅和2DEG之间的隧穿电子的能量（4.5 eV到0.5 eV），发现了从$10^{-6}$到$10^{-1}$的壁插效率。总发射功率虽然低于15 nW，但已经可以通过使用基于相同类型的2DEG的直接太赫兹场效应晶体管检测器来检测。研究结果表明，适当注入低能量、高电流密度的隧穿电子，可以获得高效率、高功率的太赫兹等离子体激元-极化激元发射。
2017-02-04 cond-mat.mes-hall
Efficient broadband terahertz generation by above band-gap excitation of the pyroelectric ZnSnN2
研究发现 ZnSnN2 在带隙以上光激发下可通过超快热释电效应产生覆盖 1–30 THz 以上的高效宽带太赫兹辐射，性能媲美最佳自旋电子发射器。
2025-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Inverse orbital Hall effect and orbitronic terahertz emission observed in the materials with weak spin-orbit coupling
本研究在弱自旋轨道耦合的Ti、Mn材料中发现逆轨道霍尔效应与轨道电子学太赫兹发射，通过插入W层增强发射强度，可结合两种逆效应调控发射，为凝聚态物理研究和相关器件设计提供新方向。
2023-05-10 cond-mat.mes-hall
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
Origins of electromagnetic radiation from spintronic terahertz emitters: A time-dependent density functional theory plus Jefimenko equations approach
本文提出TDDFT结合Jefimenko方程的第一性原理方法，揭示自旋电子太赫兹发射器中远场辐射主要由退磁泵浦的电荷电流主导，而非磁偶极辐射或SOC自旋电荷转换，并量化了辐射效率与角分布。
2023-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A Single-Emitter Gain Medium for Bright Coherent Radiation from a Plasmonic Nanoresonator
我们从理论上证明了相干纳米等离子体激元的产生和辐射由一个单一的三能级量子发射器上的等离子体激元纳米谐振器。通过泵浦拉曼配置中的三能级发射器，我们展示了一种途径，以实现宏观积累的纳米等离子体由于受激发射的纳米谐振器，尽管他们的快速弛豫。由于纳米谐振器的天线效应，该系统作为一个高效和明亮的纳米相干光源，具有数百太赫兹的光子发射率，可以在室温下以脉冲模式用固态发射器实现。我们提供的结果的物理解释，并讨论其实现和超紧凑的光电子集成的影响。
2017-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broadband terahertz generation from metamaterials
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz emission from AC Stark-split asymmetric intersubband transitions
在中心对称系统中，AC斯塔克分裂双重态的两个态之间的跃迁是被禁止的，因此在用原子云进行的实验中几乎不可能观察到。然而，被困在纳米异质结构中的电子可以表现为人工原子，其优点是波函数对称性可以通过使用非对称限制势来打破。在这里，我们开发的多体理论描述的共振泵浦子带间跃迁在掺杂的非对称量子阱中的内双峰发射，表明在这样的系统中的内双峰发射可以是数量级高于以前研究的系统。这种发射通道位于太赫兹范围内，其频率取决于泵浦功率，为实现一类新的单片可调谐太赫兹发射器开辟了道路。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Emission of Circularly Polarized Terahertz Wave from Inhomogeneous Intrinsic Josephson Junctions
我们从理论上证明了本征约瑟夫森结（IJJ）在外部热源（如激光）的局部加热下可以发射圆偏振太赫兹（THz）波。我们聚焦于一个台面结构的IJJ，它的几何形状是稍微偏离一个正方形，并发现局部加热使它有可能发射圆偏振太赫兹波。在这种台面结构中，由局部加热引起的临界电流密度的不均匀性激发了电磁腔模TM（1，0）和TM（0，1），它们的偏振彼此正交。这些模式的混合导致圆偏振太赫兹波的产生。我们还表明，圆极化显着的变化与所施加的电压。基于IJs的发射器可以通过局部加热发射圆偏振和连续的THz波，并且将用于各种技术应用。
2017-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Deterministic single-photon source over the terahertz regime
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Institute of Fundamental Physics IFF-CSIC（CSIC基础物理研究所）
针对太赫兹波段缺乏确定性单光子源的问题，本文提出按需型太赫兹单光子源，通过优化设计克服竞争挑战，实现高效高纯度的太赫兹单光子发射，为相关技术应用提供支持。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Terahertz spin currents and inverse spin Hall effect in thin-film heterostructures containing complex magnetic compounds
磁性和重金属多层膜的太赫兹发射光谱最近引起了人们的极大兴趣。这种方法不仅提供了光致自旋输运和自旋轨道相互作用在最高频率的基本见解，但也铺平了道路，如太赫兹电磁辐射的高效和超宽带发射器的应用。到目前为止，主要是标准的铁磁材料已被利用。在这里，通过引入合适的品质因数，我们系统地比较了X/Pt双层的太赫兹发射强度，X是一个复杂的铁，铁和反铁磁金属，即镝钴（DyCo $_5$），钆铁（Gd $_{24}$ Fe $_{76}$），磁铁矿（Fe $_3$ O $_4$）和铁铑（FeRh）。我们发现，在自旋电流产生方面的性能不仅取决于自旋极化的磁体的传导电子，但也对特定的接口条件，从而表明太赫兹发射光谱是一个高度表面敏感的技术。在一般情况下，我们的研究结果是相关的所有应用程序，依赖于在自旋电子金属多层膜的超快自旋电流的光学产生。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Nonlinearity in the Dark: Broadband Terahertz Generation with Extremely High Efficiency
等离子体超材料和超表面为开发超越传统非线性材料限制的高性能太赫兹发射器和探测器提供了新的机会。然而，简单的元原子的二阶非线性应用遇到基本的权衡，在必要的对称性破缺和局部场的增强，由于辐射阻尼是固有的操作谐振模式，不能单独控制。在这里，我们提出了一个新的概念，消除了这种限制阻碍提高太赫兹产生效率的非线性超表面的基础上金属纳米谐振器。这是通过将在近场中局部驱动非线性纳米谐振器的谐振暗态超颖表面与特定的空间对称性相结合来实现的，该空间对称性使得纳米谐振器的辐射线性矩能够进行相消干涉，并且经由泵浦辐射到暗模式的同时电和磁临界耦合来实现完美的吸收。我们的建议允许消除线性辐射阻尼，同时保持建设性的干扰和有效的辐射的非线性组件。我们数值计算表明，一个巨大的二阶非线性极化率约千亿分之一m/V，一个订单的改善相比，以前报道的开口环谐振器超颖表面，相应地，2个数量级的增强太赫兹能量提取预期与我们的配置在相同的条件下。我们的研究提供了一个高效率可调非线性元器件的范例，并为革命性的太赫兹技术和光电纳米电路铺平了道路。
2019-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Engineering ultrafast spin currents and terahertz transients by magnetic heterostructures
在基于自旋的电子学中，信息由电子束团的自旋状态编码。处理这些信息需要通过固体控制自旋角动量的传输，最好是在达到迄今为止未开发的太赫兹（THz）制度的频率下。在这里，我们证明，通过实验和理论，飞秒自旋电流爆发的时间形状可以通过使用专门设计的磁性异质结构来操纵。采用激光脉冲将自旋从铁磁Fe薄膜驱动到具有低（Ru）或高（Au）电子迁移率的磁性帽层中。由此产生的瞬态自旋电流检测的超快，非接触式安培计的基础上的逆自旋霍尔效应，转换成太赫兹电磁脉冲的自旋流。我们发现，Ru帽层产生一个相当长的自旋电流脉冲，因为电子注入Ru d状态，具有比Au sp状态小得多的迁移率。因此，自旋电流脉冲和由此产生的THz瞬态可以通过定制磁性异质结构来成形，这为工程高速自旋电子器件以及宽带THz发射器打开了大门，特别是覆盖5至10THz的难以捉摸的范围。
2012-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Maxwell-Hydrodynamic Model for Simulating Nonlinear Terahertz Generation from Plasmonic Metasurfaces
本文提出一种时域流体动力学模型，用于模拟等离子体超材料的线性和非线性响应，通过并行FDTD方法验证了该模型在太赫兹发射中的应用。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall cs.NA math.NA
Gate tunable terahertz cyclotron emission from two-dimensional Dirac fermions
本研究利用HgTe量子阱中二维狄拉克费米子的特性，验证了固定磁场下背栅可调太赫兹回旋发射器的概念，实现250 GHz电调谐范围，预估优化后可在1-3 THz快速连续调谐，填补太赫兹间隙空白。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spintronic THz emitters based on transition metals and semi-metals/Pt multilayers
基于铁磁/重金属（FM/HM）异质结构中逆自旋霍尔效应的自旋子太赫兹（THz）辐射源（STE）已成为产生THz脉冲的重要光源。这些界面的设计，材料和控制在纳米水平上已经成为工程师的太赫兹emission properties至关重要的。在这项工作中，我们目前的研究，通过多管齐下的方法，利用材料和界面工程，以提高太赫兹自旋电子发射的结构优化。这包括：HM/FM结的多叠层的应用以及它们在三层结构中的应用，使用自旋阱来同时增强THz发射场并减少厚Pt层的使用以减少光吸收，以及使用半金属来增加自旋极化并因此增加THz发射。通过这些方法，可以实现THz场的显著增强。重要的是，考虑到光吸收允许阐明新的现象，如自旋扩散长度和使用太赫兹光谱的自旋阱之间的关系，以及可能区分半金属中的自和界面自旋-电荷转换。
2022-03-16 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
Oxidation-induced ultrafast spin-to-orbital conversion at heavy-metal interfaces
University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；Peking University（北京大学）
通过界面氧化在重金属界面实现高效自旋-轨道转换，太赫兹发射时延与W厚度线性相关，证实轨道电流主导，发射幅度比Co/Pt双层大三倍，机制普遍适用于不同重金属。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall
THz Emission from Spintronic Microstructure
本研究通过微结构异质结（Ni80Fe20/AlGaN/GaN）实现太赫兹发射，调控亚波长柱尺寸使发射强度提升三倍以上，推动可定制频率与强度的下一代自旋电子太赫兹源发展。
2025-04-24 cond-mat.mes-hall
Highly efficient spin current generation by the spin Hall effect in Au$_{1-x}$Pt$_x$
我们报道了在Au 0.25 Pt 0.75合金中通过自旋霍尔效应产生的非常有效的自旋电流，通过两种不同的直接自旋-轨道矩测量，其表现出大于0.58的巨大的内部自旋霍尔比（在具有Co的双层中抗阻尼自旋轨道扭矩效率为~ 0.35），相对低的电阻率为~ 83 μ Ohm cm，自旋霍尔电导率非常大，大于7.0 × 10^5 ohm^-1 m^-1，自旋扩散长度为1.7 nm。这项工作确立了Au 0.25 Pt 0.75作为一个里程碑式的自旋电流发生器，提供更大的能量效率比尚未获得与其他重金属或与拓扑绝缘体Bi 2 Se 3和（Bi，Se）2 Te 3。我们的研究结果应该推进基于自旋轨道转矩的基础研究，并有利于开发新的快速，高效的自旋轨道转矩驱动的磁存储器，skyrmion和手性畴壁器件，微波和太赫兹发射器。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
