一种新型自旋太赫兹发射器及其调控方法

1.本发明涉及自旋太赫兹发射器以及自旋太赫兹发射调控的技术领域，特别是涉及一种新型自旋太赫兹发射器及其调控方法。


背景技术：

2.近年来，随着thz科技的发展，它在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通信雷达、国家安全等多个重要领域具有的独特优越性和巨大的应用前景逐渐显露。
3.太赫兹波开关是一类重要的太赫兹波功能器件，随着实际应用环境的发展，对太赫兹波开关的开关效应以及调控速度均提出了更高的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种能够对自旋太赫兹进行开关超快调控的新型自旋太赫兹发射器及其调控方法。
5.为实现上述目的，本发明所述一种新型自旋太赫兹发射器，自旋太赫兹发射结构包括：电极、以及由下至上依次排列的衬底层、第一拓扑材料层、第一铁磁材料层、势垒层、第二拓扑材料层和第二铁磁材料层；所述第一拓扑材料层、第二拓扑材料层包括拓扑绝缘体以及拓扑半金属，所述电极用于向所述第一拓扑材料层输入电流或向所述衬底层施加电压。
6.所述自旋太赫兹发射结构还包括排列在所述第二铁磁材料层上方的反铁磁钉扎层。
7.所述第一拓扑材料层、第一铁磁材料层、势垒层、第二拓扑材料层和第二铁磁材料层均含有范德华材料。
8.所述拓扑绝缘体选用范德华材料bi2se3、bi2te3、bi
x
sb
1-x
、sb2te3、 (bi
x
sb
1-x
)2te3中的一种或由其中多种材料组成的合金，所述拓扑半金属选用范德华材料ptte2、wte2、ptse2、wse2中的一种。
9.所述第一铁磁材料层、第二铁磁材料层包括二维铁磁材料，所述二维铁磁材料选用范德华材料fe
x
gete2、crte2中的一种。
10.所述势垒层选用氧化物以及二维材料中的一种，所述氧化物包括mgo、al2o3中的一种，所述二维材料选用范德华材料h-bn、mos2、wse2、gase中的一种。
11.所述电极与所述第一拓扑材料层连接，所述电极用于与外部电源连接。
12.所述电极排列于所述衬底层下方，所述衬底层为铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底。
13.一种新型自旋太赫兹发射器的调控方法，包括以下步骤：
14.通过所述电极向所述第一拓扑材料层输入电流；
15.通过改变通入电流的极性和大小，改变第一铁磁材料层的磁矩方向，进而对自旋太赫兹的波形、幅度和相位进行调控。
16.针对电极排列于所述衬底层下方的新型自旋太赫兹发射器结构，所述调控方法，还包括：
17.通过所述电极向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加电压，以使所述铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生拉伸或收缩的形变，使第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生变化。
18.具体的，当向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加一定大小的电压，使铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生指定的形变时，产生的形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生指定的变化，使第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向平行，此时太赫兹幅度最大，存在太赫兹的波形和相位，对应的开关状态为开。
19.当向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加一定大小的电压，使铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生与上述指定形变相反的形变时，所述形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生指定的变化，使第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向反平行时，太赫兹幅度最小，太赫兹的波形和相位趋近于零，对应的开关状态为关。
20.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本技术研制出一种新型自旋太赫兹发射器及其调控方法，其中新型自旋太赫兹发射器的发射结构包括电极、以及由下至上依次排列的衬底层、第一拓扑材料层、第一铁磁材料层、势垒层、第二拓扑材料层和第二铁磁材料层；在对新型自旋太赫兹发射器发射的太赫兹进行调控时，通过对新型自旋太赫兹发射器结构中的第一拓扑材料层通入一定大小、不同极性的电流，从而对自旋太赫兹的开关进行调控，或者通过对铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底层施加指定大小的电压，从而对自旋太赫兹的开关进行调控，与现有技术相比，由于本技术是通过电流的极性和大小或通过电压的大小控制自旋太赫兹的开关，无需依赖于膜层厚度的优化、膜层的周期排列和外部实验条件的有无或转角对自旋太赫兹的开关进行调控，因而调控方法更加的简便，同时，本技术是通过改变电流的极性或通过改变电压实现对第一铁磁材料层的磁矩的翻转，进而实现的自旋太赫兹的开关，也就是说，本技术是通过磁矩进行的自旋太赫兹的开关调控，因而具有超快、低耗和易操作的特性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为基于自旋轨道矩效应通过外接电源对不含反铁磁钉扎层的发射结构进行调控的示意图；
23.图2为基于自旋轨道矩效应通过压电效应对不含反铁磁钉扎层的发射结构进行调控的示意图
24.图3为基于自旋轨道矩效应通过外接电源对含反铁磁钉扎层的发射结构进行调控的示意图；
25.图4为基于自旋轨道矩效应通过压电效应对含反铁磁钉扎层的发射结构进行调控的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.本发明的目的是提供一种能够对自旋太赫兹进行开关超快调控的新型自旋太赫兹发射器及其调控方法。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.本技术中，新型自旋太赫兹发射器包括：电极、以及由下至上依次排列的衬底层、第一拓扑材料层、第一铁磁材料层、势垒层、第二拓扑材料层和第二铁磁材料层；所述第一、第二拓扑材料层包括拓扑绝缘体以及拓扑半金属，所述电极用于向所述第一拓扑材料层输入电流或向所述衬底层施加电压。
30.通过上述电极向上述第一拓扑材料层通入一定大小、指定极性的电流，在该电流的作用下，第一铁磁材料层和第二铁磁材料层产生方向平行的磁矩，此时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层辐射出的太赫兹方向相同，两个太赫兹信号相互叠加，太赫兹幅度最大，存在太赫兹的波形和相位，实现对新型自旋太赫兹发射器的开启。当需要关闭该新型自旋太赫兹发射器时，通过上述电极向上述第一拓扑材料层通入与上述电流极性相反的电流，并在该电流的幅值增大的一定大小时，第一铁磁材料层的磁矩方向发生瞬间翻转，与第二铁磁材料层磁矩方向反平行，此时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层辐射出的太赫兹方向相反，两个太赫兹信号相互抵消，太赫兹幅度最小，太赫兹的波形和相位趋近于零，实现对新型自旋太赫兹发射器的关闭。
31.需要说明的是，由于在新型自旋太赫兹发射器开启时，第一铁磁材料层和第二铁磁材料层产生的太赫兹信号相互叠加，增大了太赫兹信号的幅度。在新型自旋太赫兹发射器关闭时，第一铁磁材料层和第二铁磁材料层产生的太赫兹信号相互抵消，太赫兹的幅值最小，波形和相位趋近于零，从而实现了上述新型自旋太赫兹发射器更为明显的开关效应。
32.另外，经上述分析可知，由于太赫兹发射器的开启由开启到关闭的调节过程是通过磁矩的瞬间翻转实现的，也就是说由开到关的过程是瞬间实现的，即该太赫兹发射器能够实现开关的超快调控。
33.需要说明的是，当需要关闭该新型自旋太赫兹发射器时，在通入第一铁磁材料层的极性相反的电流幅值不断增大的过程中，第一铁磁材料层的磁矩方向首先发生翻转，但是，如果电流幅值继续增大，第二铁磁材料层的磁矩方向也会发生翻转，此时，开关将失效。也就是说，在一定的电流幅值范围(此处记为第一电流幅值范围)内，可实现该新型自旋太赫兹发射器的关闭。该第一电流幅值范围的下限要大于使第一铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值，上限要小于使第二铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值。
34.在一些实施例中，为了降低利用电流对第一铁磁材料层进行磁矩翻转的操作难
易，如图1、图2所示的自旋太赫兹发射结构，在对自旋太赫兹的开关进行调控之前，对自旋太赫兹发射器的第二铁磁材料层进行饱和磁化，以使在有电流输入第一拓扑材料层时，产生垂直向上的自旋极化流，来固定第二铁磁材料层的磁矩方向，这样一来，在关闭太赫兹发射器时，由于自旋极化流对第二铁磁材料层磁矩方向的固定作用，第二铁磁材料层的磁矩方向要发生翻转的话，所对应的电流幅值增大了，此时，关闭太赫兹发射器对应的电流幅值范围(此处记为第二电流幅值范围)扩大了，该第二电流幅值范围的下限要大于使第一铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值，上限要小于使第二铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值。
35.在另一些实施例中，还可以采用反铁磁钉扎层来替代第二铁磁材料层的饱和磁化，具体的，如图3、图4所示，在所述第二铁磁材料层上方设置反铁磁钉扎层，反铁磁钉扎层由irmn、nio、crsb、co/pt多层膜等反铁磁材料制成。该反铁磁钉扎层的作用即为固定第二铁磁材料层的磁矩方向，以使在关闭太赫兹发射器时，由于反铁磁钉扎层对第二铁磁材料层磁矩方向的固定作用，第二铁磁材料层的磁矩方向要发生翻转的话，所对应的电流幅值增大了，此时，关闭太赫兹发射器对应的电流幅值范围(此处记为第三电流幅值范围)扩大了，该第三电流幅值范围的下限要大于使第一铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值，上限要小于使第二铁磁材料层磁矩方向翻转的电流幅值。
36.在一些实施例中，所述第一拓扑材料层、第一铁磁材料层、势垒层、第二拓扑材料层和第二铁磁材料层可以均含有范德华材料。
37.具体的，所述拓扑绝缘体选用范德华材料bi2se3、bi2te3、bi
x
sb
1-x
、sb2te3、 (bi
x
sb
1-x
)2te3中的一种或由其中多种材料组成的合金，所述拓扑半金属选用范德华材料ptte2、wte2、ptse2、wse2中的一种。
38.所述第一铁磁材料层、第二铁磁材料层包括二维铁磁材料，所述二维铁磁材料选用范德华材料fe
x
gete2、crte2中的一种。
39.所述势垒层选用氧化物以及二维材料中的一种，所述氧化物包括mgo、 al2o3中的一种，所述二维材料选用范德华材料h-bn、mos2、wse2、gase中的一种。
40.由于通过较弱的范德华力相互作用与相邻层结合，二维铁磁材料可摆脱晶格匹配和兼容性的限制，同时，二维铁磁材料能够获得界面处没有悬挂键且原子级别平整度的高质量界面，有望显著降低界面自旋损耗，在大幅提高发射效率的同时可实现自旋太赫兹的高力学柔韧性与可集成化；拓扑材料因其表面存在着无有效质量的狄拉克电子态、强自旋极化电流以及大自旋霍尔角在自旋太赫兹领域天然具有广阔的前景。
41.在一些实施例中，所述反铁磁钉扎层选用irmn、nio、crsb、co/pt多层膜等反铁磁材料。
42.在一些实施例中，所述电极与所述第一拓扑材料层连接，所述电极用于与外部电源连接。如图1、图3所示，电极的下表面与第一拓扑材料层接触，当将外部电源与电极连接并向第一拓扑材料层通入电流时，利用自旋轨道效应控制第一铁磁材料层的磁矩方向，使第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层的磁矩方向出现平行与反平行的两种情况。
43.具体的，当通过外部电源与电极连接向第一拓扑材料层通入一定大小、指定极性的电流时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向平行，此时太赫兹幅度最大，存在太赫兹的波形和相位，对应的开关状态为开；
44.当通过外部电源与电极连接向第一拓扑材料层通入一定大小且与上述电流极性相反的电流时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向反平行，太赫兹幅度最小，太赫兹的波形和相位趋近于零，对应的开关状态为关。
45.在另一些实施例中，如图2、图4所示，所述电极排列于所述衬底层下方，所述衬底层为铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底。此时的电极是用于对铌镁酸铅
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钛酸铅或钛酸锶衬底(即压电材料)施加电场。通过外接电源对电极施加一定大小电压，对铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加指定的电场，其中产生的电场范围为-10kv/cm～10kv/cm，从而铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底上产生了指定大小的电压，导致铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底出现拉伸或收缩的形变，由于铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底与第一拓扑材料层紧密相连，第一拓扑材料层与第一铁磁层材料紧密相连，当衬底层在电压的作用下产生形变时，产生的形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，致使第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生变化，实现磁矩翻转，从而使第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层的磁矩方向出现平行与反平行的两种情况。
46.具体的，通过外接电源对电极施加一定大小电压，以向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加一定大小的电场，例如施加-10kv/cm的电场，导致铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生了指定大小的电压，导致铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底出现拉伸状态的形变时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向平行，此时太赫兹幅度最大，存在太赫兹的波形和相位，对应的开关状态为开。
47.通过外接电源对电极施加一定大小电压，以向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加一定大小的电场，例如施加-10kv/cm的电场，导致铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生了指定大小的电压，导致铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底出现压缩状态的形变时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向反平行时，太赫兹幅度最小，太赫兹的波形和相位趋近于零，对应的开关状态为关。
48.对于上述新型自旋太赫兹发射器，其调控方法如下：
49.通过所述电极向所述第一拓扑材料层输入电流；
50.通过改变通入电流的极性和大小，改变第一铁磁材料层的磁矩方向，进而对自旋太赫兹进行开关的调控。
51.具体的，当通入一定大小、指定极性的电流时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向平行，此时太赫兹幅度最大，存在太赫兹的波形和相位，对应的开关状态为开。
52.当通入一定大小且与上述电流极性相反的电流时，第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层磁矩方向反平行，太赫兹幅度最小，太赫兹的波形和相位趋近于零，对应的开关状态为关。
53.针对电极排列于所述衬底层下方的新型自旋太赫兹发射器结构，如图2 和图4所示的自旋太赫兹发射结构，所述调控方法，还包括：通过所述电极向铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加电压，使所述铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生拉伸或收缩的形变，产生的形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，使第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生变化。
54.下面对图1～4所示的基于自旋轨道矩效应的太赫兹发射结构的调控示意图进行
具体阐述。
55.如图1～4所示，对于含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构以及不含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构，基于自旋轨道效应，分别通过外接电源和压电效应进行调控。
56.自旋轨道矩效应基于自旋轨道耦合，利用电荷流诱导的自旋流来产生自旋轨道矩，进而实现快速而可靠的磁化翻转；压电效应是指对压电材料施加电压，在电压的作用下，压电材料表现出拉伸或者收缩形变，这种形变会传递到铁磁层，从而导致磁性薄膜的晶格常数发生变化，达到电压调控磁矩翻转的目的。
57.图1所示为，超短脉冲激光通过照射到不含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构，发射出太赫兹，当外接电流通入第一拓扑材料层使得第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行或反平行时，分别发射出的太赫兹幅度的情况。当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相同，太赫兹信号被增强；当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层反平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相反，两边出射的太赫兹信号将相互抵消，太赫兹信号趋近于零。
58.图2所示为，超短脉冲激光通过照射到不含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构，发射出太赫兹，通过电极对铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加电压，在电压的作用下铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生拉伸或收缩的形变，产生的形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，使第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生变化，使得第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行或反平行时，分别发射出的太赫兹幅度的情况。当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相同，太赫兹信号被增强；当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层反平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相反，两边出射的太赫兹信号将相互抵消，太赫兹信号趋近于零。
59.图3所示为，超短脉冲激光通过照射到含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构，发射出太赫兹，当外接电流通入第一拓扑材料层使得第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行或反平行时，分别发射出的太赫兹幅度的情况。当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相同，太赫兹信号被增强；当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层反平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相反，两边出射的太赫兹信号将相互抵消，太赫兹信号趋近于零。
60.图4所示为，超短脉冲激光通过照射到含反铁磁钉扎层的太赫兹发射结构，发射出太赫兹，通过电极对铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底施加电压，在电压的作用下铌镁酸铅-钛酸铅或钛酸锶衬底产生拉伸或收缩的形变，产生的形变经过第一拓扑材料层传递到第一铁磁材料层，使第一铁磁材料层内的磁性薄膜的晶格常数发生变化，使得第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行或反平行时，分别发射出的太赫兹幅度的情况。当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相同，太赫兹信号被增强；当第一铁磁材料层的磁矩方向与第二铁磁材料层反平行时，第一铁磁材料层与第二铁磁材料层出射的太赫兹信号方向相反，两边出射的太赫兹信号将相互抵消，太赫兹信号趋近于零。
61.如图1-4所示，图左侧表示当第一铁磁材料层与第二铁磁材料层磁矩方向平行的情况，由于出射的太赫兹信号方向相同太赫兹信号被增强，相当于自旋太赫兹处在开的状态。图右侧表示当第一铁磁材料层与第二铁磁材料层磁矩方向反平行时，由于出射的太赫兹信号方向相反，太赫兹信号趋近于零，相当于自旋太赫兹处在关的状态。
62.对于上述新型自旋太赫兹发射器出射太赫兹的调控方法，还包括，利用光生伏打效应，通过改变激光偏振态、样品方位角的外部条件来辐射出不同偏振态的太赫兹。其原理为：光电流的产生过程包括光将电子从初始状态i激发到激发态j的激发过程和电子从激发态恢复到平衡态的弛豫过程两部分，在激发过程中，由于激光光子能量(1.57ev)大于拓扑材料带隙(0.4ev)，故垂直带间跃迁(区别于声子、杂质辅助的非垂直带间跃迁)占主导地位；弛豫过程一般包括非中心对称电势散射、不对称复合和本征表面场(漂移电流)；当入射激光为线偏振态时，光电流与样品方位角φ和入射角θ有关：当入射激光为圆偏振或椭圆偏振态时，光电流主要由入射激光的螺旋度(四分之一波片旋转角度α)和入射角θ决定。
63.在一些实施例中，上述新型自旋太赫兹发射器中基于自旋轨道效应的太赫兹发射结构采用分子束外延技术和磁控溅射技术生长出合适的薄膜结构，具体的制备过程如下：
64.薄膜生长：以蓝宝石衬底为例，由于蓝宝石衬底性质稳定，不易被酸碱腐蚀，故在生长之前先做清洗处理，一般将其放在丙酮和异丙醇中先后各进行 5-6分钟的超声处理，再在去离子水中进行5-6分钟的超声处理，用以去除衬底上表面的有机物，用氮气将其吹干后放入分子束外延的生长腔中。在生长之前先对衬底进行温度校验，缓慢升高衬底温度后通过热电偶监测，并用高温计校准热电偶温度来达到最大的温度精度。准备工作就绪后，开始进行薄膜生长。
65.首先确定生长腔的生长条件：
66.1、真空度保持在10-10
torr左右。
67.2、超高真空室内安装有所需的蒸发源，如铋(bi)、锑(sb)、碲(te)、硒(se)、铁(fe)、锗(ge)、碲(te)、铬(ge)、铂(pt)、钨(w)、镍(ni)等所有所需的材料。
68.3、以膜厚监控仪(fdc)确定蒸发速率，以控制生长过程中的通量比在衬底温度达到600℃后，进行退火40min～60min后，将衬底温度降至各个材料所对应的合适的生长温度拓扑材料、铁磁材料、势垒层、拓扑材料、铁磁材料、反铁磁材料的顺序进行生长，拓扑材料的厚度在5nm～10nm之间，二维铁磁材料的厚度2nm～10nm之间，势垒层厚度在0.2nm～5nm之间。生长结束后，盖上 2-3nm保护层后将衬底快速冷却至室温后取出。
69.器件加工：对于采用压电效应的器件，将薄膜放入电子束蒸发的蒸发腔中，在衬底背面蒸镀上20nmti和100nmau的底电极；对于采用自旋轨道矩效应的器件，采用光刻技术、干法刻蚀技术、电子束蒸发技术和剥离技术将薄膜进行图案加工。加工后用光学显微镜对加工效果进行表征。
70.器件制备完成后，通过微纳工艺技术在薄膜的基础上制备电极，在800nm 或1560nm飞秒激光的照射下，该器件辐射出宽带太赫兹(频带宽度在0～3thz 范围内)，同时，通过电流源对各单元器件输入适当的不同幅值的电流 (-30ma/cm2～30ma/cm2)，电流施加于金属电极上并流入底层拓扑材料利用自旋轨道矩效应控制靠近衬底层的二维铁磁层的磁矩方向，当该层磁矩方向与其上方铁磁层磁矩方向平行时，太赫兹幅度最大，当该层磁矩方向与其上方铁磁层磁矩方向反平行时，太赫兹幅度最小。
71.本发明公开了以下技术效果：(1)利用拓扑材料和二维铁磁材料等范德华材料分别作为自旋源非铁磁层和铁磁层材料，由于通过较弱的范德华力相互作用与相邻层结合，二维铁磁材料可摆脱晶格匹配和兼容性的限制，同时，二维铁磁材料能够获得界面处没有悬挂键且原子级别平整度的高质量界面，有望显著降低界面自旋损耗，在大幅提高发射效率的同时可实现自旋太赫兹的高力学柔韧性与可集成化；(2)利用自旋轨道矩效应或压电效应对太赫兹的波形和幅度和相位进行超快调控，推动了太赫兹片上器件的发展和实现；(3)将太赫兹发射模块与调控模块完美融合，极大地提高了太赫兹器件与系统的集成度。
72.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。