Dispositivo bidimensional de haluro metálico híbrido que permite controlar las emisiones de terahercios

Los investigadores han utilizado haluros metálicos híbridos bidimensionales en un dispositivo que permite el control direccional de la radiación de terahercios generada por un esquema espintrónico. El dispositivo tiene una mejor eficiencia de señal que los generadores de terahercios convencionales y es más delgado, más liviano y menos costoso de producir.

Terahertz (THz) se refiere a la parte del espectro electromagnético (frecuencias entre 100 GHz y 10 THz) entre microondas y óptico. Las tecnologías de THz se han mostrado prometedoras para aplicaciones que van desde computación y comunicaciones más rápidas hasta equipos de detección sensibles. Sin embargo, la creación de dispositivos THz confiables ha sido un desafío debido a su tamaño, costo e ineficiencia en la conversión de energía.

“Idealmente, los dispositivos THz del futuro deberían ser livianos, de bajo costo y robustos, pero eso ha sido difícil de lograr con los materiales actuales”, dijo Dali Sun, profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte. "En este trabajo, descubrimos que un haluro metálico híbrido 2D comúnmente utilizado en celdas solares y diodos, junto con la espintrónica, puede cumplir con varios de estos requisitos".

El haluro de metal híbrido 2D en cuestión es un semiconductor híbrido sintético popular y comercialmente disponible:yodo de plomo de butilamonio. La espintrónica se refiere al control del giro de un electrón, en lugar de simplemente usar su carga, para crear energía.

Sun y sus colegas de Argonne National Laboratories, la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad de Oakland crearon un dispositivo que superpuso los haluros metálicos híbridos 2D con un metal ferromagnético, luego lo excitó con un láser, creando una corriente de giro ultrarrápida que a su vez generó radiación THz.

El equipo descubrió que el dispositivo de haluro metálico híbrido 2D no solo superó a los emisores de THz más grandes, más pesados ​​y más caros de producir actualmente en uso, sino que también descubrió que las propiedades del haluro metálico híbrido 2D les permitieron controlar la dirección del transmisión de THz.

“Los transmisores de terahercios tradicionales se basaban en fotocorriente ultrarrápida”, dijo Sun. “Pero las emisiones generadas por espintrónica producen un ancho de banda más amplio de frecuencias de THz, y la dirección de la emisión de THz se puede controlar modificando la velocidad del pulso láser y la dirección del campo magnético, que a su vez afecta la interacción de magnones, fotones. y gira, y nos permite el control direccional”.

Sun cree que este trabajo podría ser un primer paso en la exploración de materiales de haluros metálicos híbridos 2D en general como potencialmente útiles en otras aplicaciones espintrónicas.

“El dispositivo basado en haluro metálico híbrido 2D que se usa aquí es más pequeño y más económico de producir, es robusto y funciona bien a temperaturas más altas”, dijo Sun. "Esto sugiere que los materiales de haluros metálicos híbridos 2D pueden resultar superiores a los materiales semiconductores convencionales actuales para aplicaciones de THz, que requieren enfoques de deposición sofisticados que son más susceptibles a los defectos".