拓扑材料--磁性体heterostructure中基于自旋转电荷转换的宽带THz发射
材料科学
2025-07-22 v1
摘要
terahertz自旋电子器器件融合了超快操作与低功耗， является下一代存储技术的有力候选人。本研究采用时域terahertz发射光谱学手段探讨了由拓扑绝缘体（TIs）或Weyl半导体（WSMs）与铁磁金属（FMs）组成的双层heterostructure中的自旋转电荷转换（SCC）。我们研究了 \ce{Bi2Se3}、掺Pb的 \ce{Bi2Se3} 以及 (BiSb)Te 中的TIs材料，以及 WSM NbP。我们的结果表明，SCC对TIs厚度的依赖性取决于界面质量，表明厚度依赖性本身并非区分逆斯格鲁尔效应和逆拉什贝-埃德尔斯坦效应机制的可靠标准。我们发现TIs中有效的SCC取决于\textit{in-situ}生长以防止表面氧化以及适当的组成。对于NbP|FM双层，我们观察到与TIs相当的SCC效率和带宽，凸显了拓扑材料的更广泛潜力。最后，宽带光谱测量表明，TIs和WSM均可产生频率最高可达8\,THz的terahertz脉冲。这些发现凸显了拓扑材料作为高效超快宽带自旋电子应用平台的前景。
引用
@article{arxiv.2507.14838,
title = {Broad-band THz emission by Spin-to-Charge Conversion in Topological Material -- Ferromagnet Heterostructures},
author = {Xingyue Han and Xiong Yao and Tilak Ram Thapaliya and Genaro Bierhance and Chihun In and Zhuoliang Ni and Amilcar Bedoya-Pinto and Sunxiang Huang and Claudia Felser and Stuart S. P. Parkin and Tobias Kampfrath and Seongshik Oh and Liang Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.14838},
year = {2025}
}