研究：二維混合金屬鹵化物裝置可對太赫茲輻射進行定向控制

據外媒報道，研究人員在一個裝置中利用了二維混合金屬鹵化物，可以對自旋電子方案產生的太赫茲輻射進行定向控制。該裝置比傳統的太赫茲發生器具有更好的信號效率，而且更薄、更輕、生產成本更低。

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太赫茲（THz）指的是電磁波譜中介於微波和光學之間的部分（即100GHz和10THz之間的頻率），而且太赫茲技術已經顯示出應用的前景，從更快的計算和通信到敏感的檢測設備。然而，由於其尺寸、成本和能量轉換效率低下，創建可靠的太赫茲設備一直是一個挑戰。

北卡羅來納州立大學物理學副教授、該研究的共同通訊作者Dali Sun說：“理想情況下，未來的太赫茲設備應該是輕質、低成本和堅固的，但目前的材料已經很難實現這一點。在這項工作中，我們發現一種常用於太陽能電池和二極管的二維混合金屬鹵化物，與自旋電子學相結合，可能滿足其中的幾個要求。”

所述的二維混合金屬鹵化物是一種流行的、可在市場上買到的合成混合半導體：丁基銨鉛碘。自旋電子學指的是控制電子的自旋，而不僅僅是利用其電荷，以創造能量。

來自阿貢國家實驗室、北卡羅來納大學教堂山分校和奧克蘭大學的研究人員創造了一個裝置，將二維混合金屬鹵化物與鐵磁性金屬分層，然後用激光激發它，創造出超快自旋電流，反過來產生太赫茲輻射。

研究小組發現，二維混合金屬鹵化物裝置不僅比目前使用的更大、更重、更昂貴的太赫茲發射器更出色，他們還發現，二維混合金屬鹵化物的特性使他們能夠控制太赫茲傳輸的方向。

“傳統的太赫茲發射器是基於超快的光電流，”研究人員說。“但是自旋電子產生的發射產生了更寬的太赫茲頻率帶寬，而且太赫茲發射的方向可以通過修改激光脈衝的速度和磁場的方向來控制，這反過來又影響了磁子、光子和自旋的相互作用，使我們能夠進行方向控制。”

研究人員認為，這項工作可能是探索二維混合金屬鹵化物材料的第一步，一般來說，二維混合金屬鹵化物材料在其他自旋電子應用中可能有用。

研究人員說：“這裡使用的基於二維混合金屬鹵化物的裝置更小，生產起來更經濟，很堅固，在更高的溫度下工作得很好。這表明二維混合金屬鹵化物材料可能被證明優於目前用於太赫茲應用的傳統半導體材料，後者需要複雜的沉積方法，更容易受到缺陷的影響。”

“我們希望我們的研究將為設計各種低維混合金屬鹵化物材料啟動一個有希望的試驗平台，用於未來基於溶液的自旋電子和自旋光電子應用。”