Terahertz电磁波检测可以彻底改变电子产品

艺术家概念太赫兹电子

加州大学Riverside-LED研究具有超快和基于自旋的纳米级设备的应用。

一组物理学家发现了一种探测太赫兹电磁波的电探测方法,这种方法极其难以探测。这一发现有助于微芯片上的检测设备小型化,并提高灵敏度。

太赫兹是电磁波频率单位:1千兆赫等于10亿赫兹;1太赫兹等于1000千兆赫。频率越高,信息传输越快。例如,手机的工作频率只有几千兆赫。

今天报告的发现自然,基于一个磁共振抗铁磁材料现象。这些材料也称为反霉磁,为超快和基于旋转的纳米级设备应用提供了独特的优势。

研究人员,由加州大学的物理学家景诗,河畔,产生了一种旋转电流,在反霉画中,在闪蒸中的重要物理量,并能够电动地检测它。为了实现这一壮举,他们使用太赫兹辐射来抽出铬磁共振,以促进其检测。

Jing Shi, UC Riverside

景石是UC河畔的物理学和天文学系教授。信用:I. Pittalwala,UC河畔。

在铁磁体中,例如条形磁体,电子旋转点在相同的方向上,向上或向下,从而为材料提供集体强度。在反霉磁场中,原子布置使得电子旋转彼此抵消,其中一半的旋转指向另一半的相反方向,取向或向下。

电子有一个内置的自旋角动量,它可以像旋转的陀螺绕垂直轴进动一样。当电子的进动频率与作用于电子的外部源产生的电磁波频率相匹配时,就会发生磁共振,表现为信号的大幅增强,更容易检测。

他说:“产生太赫兹微波并不困难,但探测它们却很困难。我们的工作现在为芯片上的太赫兹检测提供了新的途径。“—景诗

为了产生这样的磁共振,来自加州大学河滨分校和加州大学圣巴巴拉分校的物理学家团队在圣巴巴拉校区的太赫兹科学技术研究所的太赫兹设施中利用0.24太赫兹辐射进行了研究。这与色度中电子的进动频率非常匹配。随后的磁共振产生了自旋电流,研究人员将其转换为直流电压。

“我们能够证明防冻谐振可以产生电压,从未经过实验完成的瞬间效果,”物理学和天文学系教授说。

指导能源资助的能源前沿研究中心旋转和热量在纳米级电子系统中引导,在UC Riverside,解释的​​子特拉斯特兹和太赫兹辐射中闪耀的施,是一种挑战。当前的通信技术使用Gigahertz Microwaves。

然而,对于更高的带宽,趋势是走向太赫兹微波,“施说。他说:“产生太赫兹微波并不困难,但探测它们却很困难。我们的工作现在为芯片上的太赫兹检测提供了新的途径。“

虽然反结构畸形是无趣的,但它们是动态的有趣。反铁渣中的电子旋转Premseps比在铁圆形上的速度快得多,导致频率高于频率的两三个数量级 - 因此允许更快的信息传输。

“反铁渣中的旋转动力学在少于铁圆形的速度下发生得多,这为潜在的超速装置应用提供了吸引力的益处,”Shi说。

反霉素普遍存在,比铁圆形更丰富。许多铁磁体,例如铁和钴,在氧化时成为反铁磁。许多防冻剂是能量低耗散的好绝缘体。Shi的实验室具有制作铁磁和反铁磁绝缘体的专业知识。

Shi的团队开发了一种由铬离子(一种反铁磁绝缘体)组成的双层结构,在它上面有一层金属作为探测器来感知铬离子发出的信号。

SHI解释说染色体中的电子仍然是本地的。接口的交叉是在电子的精细旋转中编码的信息。

“界面很关键,”他说。“旋转敏感性也是如此。”

研究人员通过将铂和钽作为金属探测器专注于旋转敏感性。如果来自Chromia的信号源于旋转,铂和钽簇以相反的极性寄存器。如果信号是由加热引起的,则两个金属都以相同的极性寄存器。

“这是第一次成功发电和检测反铁磁材料中的纯纺丝,这是闪闪发光的热门话题,”石说。“反铁磁纺丝闪奖金是闪耀的主要焦点。”

参考:“来自亚赫兹生成的反铁磁磁厂的旋转电流”由君柔李,C.布莱克威尔逊,冉成,马克豪纳,马里济克,魏元,穆罕默德·德尔多瓦尔,彭薇,马克斯·斯宾岛和荆Shi,1月27日,自然
DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 1950 - 4

该技术已公开给UCR技术商业化,编号为UC案件2019-105,正在申请专利。

史徐·李,冉成,马克·罗曼,魏元,穆罕默德·德尔多拉里和彭薇的吴居,刘河畔的研究;和C. Blake Wilson,Marzieh Kavand,Nikolay Agladze,以及在UC Santa Barbara的Mark S. Sherwin。

UC Riverside的研究得到了普照的支持。

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