自旋电流驱动的反铁磁 THz 频率类 Josephson 振荡器

开发紧凑、可调的室温相干 THz 频率信号源将为众多新应用开辟道路。现有的基于超导 Josephson 结（JJ）、自由电子激光器和量子级联的 THz 频率产生方法需要低温和/或复杂的装置，阻碍了这些器件的微型化和广泛应用。我们在理论上证明，重金属（Pt）与双轴反铁磁（AFM）电介质（NiO）的双层结构可以作为相干 THz 信号的源。从直流电流驱动的 Pt 层流出的自旋电流沿 AFM 的难磁化轴极化，由于存在弱易面 AFM 各向异性，激发了 AFM 中磁化子晶格的非均匀时间进动。当 Pt 层中的驱动电流从 $10^8\text{A}/\text{cm}^2$ 到 $10^9\text{A}/\text{cm}^2$ 时，AFM 振荡的频率在 0.1-2.0 THz 范围内变化。来自 AFM 的幅度超过 1 V/cm 的 THz 频率信号通过 Pt 中的逆自旋霍尔效应被接收。室温 AFM THz 频率振荡器的工作原理类似于低温 JJ 振荡器，其中易面磁各向异性能量扮演了 Josephson 能量的角色。