Dispositif hybride bidimensionnel aux halogénures métalliques permettant de contrôler les émissions de térahertz

Les chercheurs ont utilisé des halogénures métalliques hybrides bidimensionnels dans un dispositif qui permet le contrôle directionnel du rayonnement térahertz généré par un schéma spintronique. L'appareil a une meilleure efficacité du signal que les générateurs térahertz conventionnels, et est plus fin, plus léger et moins coûteux à produire.

Le térahertz (THz) désigne la partie du spectre électromagnétique (fréquences comprises entre 100 GHz et 10 THz) entre micro-onde et optique. Les technologies THz se sont révélées prometteuses pour des applications allant de l'informatique et des communications plus rapides aux équipements de détection sensibles. Cependant, la création d'appareils THz fiables a été difficile en raison de leur taille, de leur coût et de leur inefficacité de conversion d'énergie.

"Idéalement, les appareils THz du futur devraient être légers, peu coûteux et robustes, mais cela a été difficile à réaliser avec les matériaux actuels", a déclaré Dali Sun, professeur adjoint de physique à la North Carolina State University. "Dans ce travail, nous avons découvert qu'un halogénure métallique hybride 2D couramment utilisé dans les cellules solaires et les diodes, en conjonction avec la spintronique, peut répondre à plusieurs de ces exigences."

L'halogénure métallique hybride 2D en question est un semi-conducteur hybride synthétique populaire et disponible dans le commerce :l'iode de plomb butylammonium. La spintronique consiste à contrôler le spin d'un électron, plutôt que d'utiliser simplement sa charge, afin de créer de l'énergie.

Sun et ses collègues des laboratoires nationaux d'Argonne, de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et de l'Université d'Oakland ont créé un dispositif qui superpose les halogénures métalliques hybrides 2D avec un métal ferromagnétique, puis l'excite avec un laser, créant un courant de spin ultrarapide qui à son tour a généré Rayonnement THz.

L'équipe a constaté que non seulement le dispositif hybride aux halogénures métalliques 2D surpassait les émetteurs THz plus grands, plus lourds et plus coûteux à produire actuellement utilisés, mais ils ont également découvert que les propriétés des halogénures métalliques hybrides 2D leur permettaient de contrôler la direction du Transmission THz.

"Les émetteurs térahertz traditionnels étaient basés sur un photocourant ultra-rapide", a déclaré Sun. "Mais les émissions générées par la spintronique produisent une bande passante plus large de fréquences THz, et la direction de l'émission THz peut être contrôlée en modifiant la vitesse de l'impulsion laser et la direction du champ magnétique, qui à son tour affecte l'interaction des magnons, photons , et tourne, et nous permet de contrôler la direction.”

Sun pense que ce travail pourrait être une première étape dans l'exploration des matériaux halogénures métalliques hybrides 2D généralement potentiellement utiles dans d'autres applications spintroniques.

"Le dispositif hybride 2D à base d'halogénure métallique utilisé ici est plus petit et plus économique à produire, est robuste et fonctionne bien à des températures plus élevées", a déclaré Sun. "Cela suggère que les matériaux hybrides aux halogénures métalliques 2D pourraient s'avérer supérieurs aux matériaux semi-conducteurs conventionnels actuels pour les applications THz, qui nécessitent des approches de dépôt sophistiquées plus sensibles aux défauts."