To-dimensionel hybrid metalhalogenid-enhed muliggør kontrol af terahertz-emissioner

Forskere har brugt todimensionale hybridmetalhalogenider i en enhed, der tillader retningsbestemt kontrol af terahertz-stråling genereret af et spintronic-skema. Enheden har bedre signaleffektivitet end konventionelle terahertz -generatorer, og er tyndere, lettere og billigere at producere.

Terahertz (THz) refererer til den del af det elektromagnetiske spektrum (dvs. frekvenser mellem 100 GHz og 10 THz) mellem mikrobølge og optisk, og THz -teknologier har vist løfte om applikationer lige fra hurtigere computing og kommunikation til følsomt detekteringsudstyr. Imidlertid, at skabe pålidelige THz -enheder har været udfordrende på grund af deres størrelse, omkostnings- og energiomsætningseffektivitet.

"Ideelt set Fremtidens THz -enheder skal være lette, billig og robust, men det har været svært at opnå med nuværende materialer, "siger Dali Sun, adjunkt i fysik ved North Carolina State University og medkorresponderende forfatter af værket. "I dette arbejde, vi fandt ud af, at et 2-D hybrid metalhalogenid, der almindeligvis bruges i solceller og dioder, i forbindelse med spintronics, kan opfylde flere af disse krav. "

Det pågældende 2-D-hybridmetalhalogenid er en populær og kommercielt tilgængelig syntetisk hybrid halvleder:butylammonium blyjod. Spintronics refererer til styring af elektronens spin, snarere end bare at bruge sin afgift, for at skabe energi.

Sun og kolleger fra Argonne National Laboratories, University of North Carolina ved Chapel Hill og Oakland University skabte en enhed, der lagde 2-D hybrid metalhalogeniderne med et ferromagnetisk metal, derefter begejstret det med en laser, skaber en ultrahurtig centrifugeringsstrøm, der igen genererede THz -stråling.

Teamet fandt ud af, at 2-D hybrid metalhalogenid-enheden ikke kun klarede sig bedre end større, tungere og dyrere at producere THz -emittere i øjeblikket i brug, de fandt også ud af, at 2-D hybrid metalhalogenidens egenskaber tillod dem at styre retningen af ​​THz transmissionen.

"Traditionelle terahertz -sendere var baseret på ultrahurtige fotostrømme, "Solen siger." Men spintronic-genererede emissioner producerer en bredere båndbredde af THz-frekvensen, og retningen af ​​THz -emissionen kan kontrolleres ved at ændre laserpulsens hastighed og magnetfeltets retning, hvilket igen påvirker interaktionen mellem magnoner, fotoner, og snurrer og tillader os retningsbestemt kontrol. "

Sun mener, at dette arbejde kunne være et første skridt i at undersøge 2-D hybrid metalhalogenidmaterialer generelt som potentielt nyttige i andre spintroniske applikationer.

"Den 2-D hybridmetalhalogenidbaserede enhed, der bruges her, er mindre og mere økonomisk at producere, er robust og fungerer godt ved højere temperaturer, "Solen siger." Dette tyder på, at 2-D hybridmetalhalogenmaterialer kan vise sig at være bedre end de nuværende konventionelle halvledermaterialer til THz-applikationer, som kræver sofistikerede deponeringsmetoder, der er mere modtagelige for defekter.

"Vi håber, at vores forskning vil lancere et lovende testbed til design af en lang række lavdimensionelle hybridmetalhalogenidmaterialer til fremtidige løsningsbaserede spintronic- og spin-optoelektroniske applikationer."

Værket vises i Naturkommunikation .