Дослідники використовували почесні гібридні галогеніди металів у пристрої, який дозволяє керувати терагерцевим випромінюванням, що генерується спинтронною схемою. Пристрій має кращу ефективність сигналу, ніж звичайні генератори терагерцевого діапазону, тонше, легше і дешевше у виробництві.
Терагерц (ТГц) належить до частини електромагнітного спектру (тобто частот від 100 ГГц до 10 ТГц) між мікрохвильовим і оптичним діапазоном, а технології ТГц виявилися багатообіцяючими для різних додатків, від більш швидких обчислень і зв'язку до чутливого обладнання виявлення. Однак створення надійних пристроїв ТГц діапазону було складним завданням через їх розмір, вартість і неефективність перетворення енергії.
«В ідеалі ТГц пристрої майбутнього повинні бути легкими, недорогими і міцними, але цього було важко досягти з використанням сучасних матеріалів», - говорить Далі Сан, доцент фізики в Університеті штату Північна Кароліна і співавтор дослідження. «У цій роботі ми виявили, що двомірний гібридний галогенід металу, зазвичай використовуваний в сонячних елементах і лід діодах, в поєднанні зі спінтронікою, може відповідати деяким з цих вимог».
Розглянутий почесний гібридний галогенід металу являє собою популярний і комерційно доступний синтетичний гібридний напівпровідник: бутиламмоній і іод свинцю. Спінтроніка відноситься до управління спином електрону, а не просто до використання його заряду для створення енергії.
Далі Сан і його колеги створили пристрій, який нашаровує двомірні гібридні галогеніди металів на ферромагнітний метал, а потім збуджує його лазером, створюючи надшвидкий спиновий струм, який, в свою чергу, генерує ТГц випромінювання.
Дослідники виявили, що почесний гібридний металогалогенний пристрій не тільки перевершує більш великі, важкі і більш дорогі для виробництва випромінювачі, використовувані в даний час, вони також виявили, що властивості почесного гібридного металогалогеніда дозволяють їм керувати напрямком передачі ТГц.
«Традиційні передавачі терагерцевого діапазону ґрунтувалися на надшвидкому фотострумі», - говорить Далі Сан. «Але генеровані спинтронікою випромінювання дають більш широку смугу частот ТГц, і напрямок випромінювання ТГц можна контролювати, змінюючи швидкість лазерного імпульсу і напрямок магнітного поля, що, в свою чергу, впливає на взаємодію магнонів і фотонів і дозволяє нам керувати напрямком».
Він вважає, що ця робота могла б стати першим кроком у дослідженні 2D-гібридних металогалогенідних матеріалів в цілому як потенційно корисних в інших додатках спинтроніки.
«Використовуваний тут почесний гібридний пристрій на основі галогенідів металів менше і економічніше у виробництві, він надійний і добре працює при більш високих температурах», - говорить Далі Сан. «Це говорить про те, що 2D-гібридні металогалогенні матеріали можуть виявитися краще сучасних звичайних напівпровідникових матеріалів для ТГц-додатків, які більш схильні до дефектів».
Дослідники сподіваються, що їхня робота дозволить розробити широкий спектр малорозмірних гібридних металогалогенних матеріалів для майбутніх додатків спінтроніки і спін-оптоелектроніки.
Стаття про дослідження була опублікована в Nature Communications.