Forskare har använt tvådimensionella hybridmetallhalogenider i en enhet som möjliggör riktad styrning av terahertz-strålning som genereras av ett spintronic-system. Enheten har bättre signaleffektivitet än konventionella terahertz -generatorer, och är tunnare, lättare och billigare att tillverka.

Terahertz (THz) hänvisar till den del av det elektromagnetiska spektrumet (dvs. frekvenser mellan 100 GHz och 10 THz) mellan mikrovågsugn och optisk, och THz -teknik har visat lovande för applikationer som sträcker sig från snabbare datorer och kommunikation till känslig detekteringsutrustning. Dock, Att skapa pålitliga THz -enheter har varit utmanande på grund av deras storlek, kostnadseffektivitet och energiomvandlingseffektivitet.

"Helst, Framtidens THz -enheter ska vara lätta, låg kostnad och robust, men det har varit svårt att uppnå med nuvarande material, "säger Dali Sun, biträdande professor i fysik vid North Carolina State University och motsvarande författare till verket. "I det här arbetet, vi fann att en 2-D hybridmetallhalogenid som vanligtvis används i solceller och dioder, i kombination med spintronics, kan uppfylla flera av dessa krav. "

2-D hybridmetallhalogen i fråga är en populär och kommersiellt tillgänglig syntetisk hybrid halvledare:butylammonium blyjod. Spintronics avser att styra spinnet på en elektron, snarare än att bara använda sin avgift, för att skapa energi.

Sun och kollegor från Argonne National Laboratories, University of North Carolina vid Chapel Hill och Oakland University skapade en enhet som lagrade 2-D hybridmetallhalogeniderna med en ferromagnetisk metall, sedan upphetsade det med en laser, skapa en ultrasnabb spinnström som i sin tur genererade THz -strålning.

Teamet fann att inte bara 2-D hybridmetallhalogenheten gick bättre än större, tyngre och dyrare att producera THz -sändare som för närvarande används, de fann också att 2-D hybrid metallhalogenidens egenskaper tillät dem att styra riktningen för THz-transmissionen.

"Traditionella terahertz -sändare baserades på ultrasnabba fotoströmmar, "Solen säger." Men spintronic-genererade utsläpp ger en bredare bandbredd av THz-frekvensen, och riktningen för THz -emissionen kan kontrolleras genom att ändra laserpulsens hastighet och magnetfältets riktning, vilket i sin tur påverkar interaktionen mellan magnoner, fotoner, och snurrar och tillåter oss riktningskontroll. "

Sun tror att detta arbete kan vara ett första steg i att utforska 2-D hybridmetallhalogenidmaterial i allmänhet som potentiellt användbart i andra spintroniska applikationer.

"Den 2-D-hybridmetallhalogenidbaserade enheten som används här är mindre och mer ekonomisk att producera, är robust och fungerar bra vid högre temperaturer, "Sun säger." Detta tyder på att 2-D hybridmetallhalogenmaterial kan visa sig överlägset de nuvarande konventionella halvledarmaterialen för THz-applikationer, som kräver sofistikerade deponeringsmetoder som är mer mottagliga för defekter.

"Vi hoppas att vår forskning kommer att lansera en lovande testbädd för att designa ett brett utbud av lågdimensionella hybridmetallhalogenmaterial för framtida lösningsbaserade spintronic- och spin-optoelektroniska applikationer."

Verket visas i Naturkommunikation .