基于倾斜反铁磁体的太赫兹频率自旋霍尔自振荡器

我们提出了一种太赫兹频率信号发生器的设计，其基于由电流驱动的铂(Pt)层和具有易面各向异性的反铁磁体(AFM)层组成的层状结构，其中 AFM 子晶格的磁化矢量因 Dzyaloshinskii-Moriya 相互作用(DMI)而在易面内倾斜。流经 Pt 层的直流电流由于自旋霍尔效应产生垂直自旋流，该自旋流注入 AFM 层后将 DMI 倾斜的 AFM 子晶格推出易面，从而使其受到 AFM 强内部交换磁场的作用。子晶格磁化强度与倾斜 AFM 的小净磁化矢量 $\textbf{m}_{\rm DMI}$ 一起开始绕 AFM 的难各向异性轴旋转，其太赫兹频率与注入的自旋流和 AFM 交换场成正比。小净磁化强度 $\textbf{m}_{\rm DMI}$ 的旋转产生太赫兹频率的偶极辐射，可被相邻(例如介电)谐振器直接接收。我们从理论上证明，在实验可实现的驱动电流密度下，辐射频率范围 $f=0.05-2$~THz 是可能的，并评估了辐射到不同类型谐振器中的功率，表明该功率随频率 $f$ 增大而增加，对于介电常数 $\varepsilon \sim 10$、品质因数 $Q \sim 750$ 的典型介电谐振器，在 $f \sim 0.5$~THz 时功率可超过 1~$\mu$W。