Spektral'nye svoystva TGts izlucheniya lateral'no strukturirovannykh spintronnykh istochnikov

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе экспериментально исследованы спектральные свойства терагерцового излучения спинтрон-ного эмиттера на основе гетероструктуры ферромагнетик/тяжелый металл (Co(2нм)/Р1(2нм)), а также изготовленной из нее периодической системы полос (период от 4 мкм до 1 мм). Продемонстрированы два основных механизма, определяющие ТГц спектр таких источников. Первый из них наблюдается как в сплошной многослойной пленке, так и в периодической решетке. Он заключается в том, что в результате интерференции сигнала от разных пространственных областей эмиттера амплитуда волны спадает с увеличением угла между нормалью к пленке и направлением распространения излучения, причем характерный масштаб спада зависит от длины волны. Это приводит к смещению максимума спектральной амплитуды излучения в область более низких частот при увеличении угла направления распространения излучения. Второй механизм проявляется только в периодической системе полос. Он состоит в том, что при намагничивании периодических решеток с малым периодом вдоль полос ТГц излучение подавляется в результате накопления заряда на их границах. Данный эффект является более существенным для больших длин волн и поэтому сопровождается сдвигом спектрального максимума в область высоких частот. Исследованные в настоящей работе механизмы позволят в перспективе создавать спинтронные источники ТГц излучения с заданным положением максимума спектральной амплитуды ТГц излучения.

References

  1. T. Kampfrath, M. Battiato, P. Maldonado, G. Eilers, J. Nötzold, S. Mahrlein, V. Zbarsky, F. Freimuth, Y. Mokrousov, S. Blügel, M. Wolf, I. Radu, P. M. Oppeneer, M. Münzenberg, Nat. Nanotechnol. 8, 256 (2013).
  2. T. Seifert, S. Jaiswal, U. Martens et al. (Collaboration), Nat. Photonics 10, 483 (2016).
  3. C. Bull, S. M. Hewett, R. Ji, C.-H. Lin, T. Thomson, D. M. Graham, and P. W. Nutter, APL Mater. 9, 090701 (2021).
  4. J. Sinova, S. O. Valenzuela, J. Wunderlich, C. H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  5. М. И. Дьяконов, В. И. Перель, Письма в ЖЭТФ 13, 657 (1971).
  6. Е. А. Караштин, Письма в ЖЭТФ 108, 88 (2018).
  7. J. C. Rojas Sanchez, L. Vila, G. Desfonds, S. Gambarelli, J. P. Attane, J. M. De Teresa, C. Magen, A.Fert, Nat. Commun. 4, 2944 (2013).
  8. E. Lesne, Yu Fu, S. Oyarzun et al. (Collaboration), Nat. Mater. 15, 1261 (2016).
  9. K. Cong, E. Vetter, L. Yan, Y. Li, Q. Zhang, Y. Xiong, H. Qu, R. D. Schaller, A. Hoffmann, A. F. Kemper, Y. Yao, J. Wang, W. You, H. Wen, W. Zhang, and D. Sun, Nat. Commun. 12, 5744 (2021).
  10. E. Th. Papaioannou and R. Beigang, Nanophotonics 10(4), 1243 (2021).
  11. R. Rouzegar, A. L. Chekhov, Y. Behovits, B. R. Serrano, M. A. Syskaki, C. H. Lambert, D. Engel, U. Martens, M. Muünzenberg, M. Wolf, G. Jakob, M. Klüaui, T. S. Seifert, and T. Kampfrath, Phys. Rev. Applied 19, 034018 (2023).
  12. L. Zhang, X. Zeng, D. Zhang, T. Wen, Z. Zong, H. Zhang, and L. Jin, Appl. Phys. Lett. 125, 152401 (2024).
  13. А. А. Гуськов, Н. В. Безвиконный, С. Д. Лавров, Russian Technological Journal 12, 96 (2024).
  14. H. Cheng, Y. Wang, H. He, Q. Huang, and Y. Lu, Phys. Rev. B 105, 155141 (2022).
  15. G. Li, R. Medapalli, R. V. Mikhaylovskiy, F. E. Spada, Th. Rasing, E. E. Fullerton, and A. V. Kimel, Phys. Rev. Mater. 3, 084415 (2019).
  16. L. Scheuer, M. Ruhwedel, D. Karfaridis, I. G. Vasileiadis, D. Sokoluk, G. Torosyan, G. Vourlias, G. P. Dimitra-kopoulos, M. Rahm, B. Hillebrands, Th. Kehagias, R. Beigang, and E. Th. Papaioannou, iScience 25, 104319 (2022).
  17. D. Yang, J. Liang, C. Zhou, L. Sun, R. Zheng, S. Luo, Y. Wu, and J. Qi, Adv. Opt. Mater. 4, 1944 (2016).
  18. D. M. Nenno, R. Binder, and H. C. Schneider, Phys. Rev. Appl. 11, 054083 (2019).
  19. Z. Feng, R. Yu, Y. Zhou, H. Lu, W. Tan, H. Deng, Q. Liu, Z. Zhai, L. Zhu, J. Cai, B. Miao, and H. Ding, Adv. Opt. Mater. 6, 1800965 (2018).
  20. Y. Ogasawara, Y. Sasaki, S. Iihama, A. Kamimaki, K. Z. Suzuki, and S. Mizukami, Appl. Phys. Express 13, 063001 (2020).
  21. M. Fix, R. Schneider, S. Michaelis de Vasconcellos, R. Bratschitsch, and M. Albrecht, Appl. Phys. Lett. 117, 132407 (2020).
  22. E. A. Karashtin, N. S. Gusev, M. V. Sapozhnikov, P. Yu. Avdeev, E. D. Lebedeva, A. V. Gorbatova, A. M. Buryakov, and E. D. Mishina, Phys. Rev. Applied 22, 054075 (2024).
  23. D. Kong, X. Wu, B. Wang, T. Nie, M. Xiao, C. Pandey, Y. Gao, L. Wen, W. Zhao, C. Ruan, J. Miao, Y. Li, and L. Wang, Adv. Opt. Mater. 7, 1900487 (2019).
  24. P. Li, S. Liu, X. Chen, C. Geng, and X. Wu, Front. Optoelectron. 15, 12 (2022).
  25. S. M. Hewett, C. Bull, A. M. Shorrock, C.-H. Lin, R. Ji, M. T. Hibberd, T. Thomson, P. W. Nutter, and D. M. Graham, Appl. Phys. Lett. 120, 122401 (2022).
  26. A. M. Buryakov, A. V. Gorbatova, P. Y. Avdeev, E. D. Lebedeva, K. A. Brekhov, A. V. Ovchinnikov, N. S. Gusev, E. A. Karashtin, M. V. Sapozhnikov, E. D. Mishina, N. Tiercelin, and V. L. Preobrazhensky, Appl. Phys. Lett. 123, 082404 (2023).
  27. W. Wu, S. Lendinez, M. Taghipour Kaffash, R. D. Schaller, H. Wen, and M. B. Jungfleisch, J. Appl. Phys. 128, 103902 (2020).
  28. B. Song, Y. Song, S. Zhang, K. Jin, W. Zhu, Q. Li, Z. Zhang, X. Lin, Y. Dai, and X. Yan, Appl. Phys. Express 12, 122003 (2019).
  29. Z. Jin, S. Zhang, W. Zhu, Q. Li, W. Zhang, Z. Zhang, S. Lou, Y. Dai, X. Lin, G. Ma, and J. Yao, Phys. Status Solidi Rapid Res. Lett. 13, 1900057 (2020).
  30. A. Buryakov, P. Avdeev, D. Khusyainov, N. Bezvikon-nyy, A. Coclet, A. Klimov, N. Tiercelin, S. Lavrov, and V. Preobrazhensky, Nanomaterials 13(11), 1710 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).