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太赫茲（THz）波可以用來探測新材料的磁性。高效的太赫茲波產生技術可以促進能量收集、超快電子和太赫茲光譜的應用。

通過高頻、高密度充電電流可以實現明亮、相干的太赫茲光源。通過用飛秒激光脈沖激發納米級的金屬界面，可以產生比電子設備中常見的電流密度高幾個數量級的強電流密度。

據《激光制造網》了解，為了利用高密度電荷電流產生太赫茲波，復旦大學、上海量子科學研究中心、北京師范大學的研究人員開發了一種與其他技術不同的非相對論、非磁性方法——直接利用激光激發的高密度電荷電流穿過納米級金屬界面。這方法利用了某些材料的各向異性導電性，并消除了將電荷電流轉換為自旋極化電流的需要。這項研究發表在《Advanced Photonics（先進光子學）》上。

研究人員利用電各向異性，基于導體的異質結構開發了一種用于太赫茲脈沖形成的非相對論機制。（a）各向異性導體RuO₂和IrO₂的電導率張量的橢球體。（b）所產生脈沖的特征（c，d）。

為了將激光激發的電荷電流轉換為高效的寬帶太赫茲輻射，研究人員使用了各向異性導電異質結構。他們特別依賴于兩種導電金紅石氧化物的電各向異性：反鐵磁氧化釕（IV）（RuO_2）和非磁性氧化銥（IV）（IrO_2）。

這些氧化物的單晶膜可以偏轉從光學激發的金屬薄膜注入的超擴散電荷電流，并將電流從縱向重新定向到橫向。研究人員發現，將激光激發的高密度縱向電荷電流直接轉換為橫向電流，可以在不需要外部磁場的情況下高效產生太赫茲波。

研究人員確定，在幾種不同的金屬中，鉑（Pt）最適合制造他們的方法所需的薄膜。他們制造了Pt/RuO₂（101）和Pt/IrO₂（101）薄膜異質結構，并測量了這些結構的太赫茲振幅?；贗r的系統產生的信號強度是基于非線性光學晶體和光電導開關的商用太赫茲源產生的信號的三倍。

現有的產生太赫茲輻射的方法，包括逆自旋霍爾效應（ISHE）、逆拉什巴·愛德斯坦效應和逆自旋軌道轉矩效應，都是將磁性材料縱向注入的自旋極化電流轉換為橫向電荷電流，以產生太赫茲波。這些相對論方法依賴于外部磁場，可以經歷低自旋極化率和相對論自旋到電荷的轉換效率，其特征是自旋霍爾角。

與產生太赫茲波的傳統方法不同，非相對論、非磁性方法利用了導電材料的固有特性，無需自旋極化。此外，非相對論、非磁性方法還具有很高的太赫茲轉換效率，可與逆自旋霍爾效應（ISHE）相媲美。

研究人員表示，使用具有高度各向異性導電性的現成導電材料是使用他們的技術提高轉換效率的關鍵。

與現有技術相比，這種新的、非相對論的、非磁性的方法可以提供更大的靈活性和可擴展性，而現有技術則面臨著增加重金屬材料自旋霍爾角的挑戰。通過利用金屬界面上高密度電荷電流的潛力來高效產生太赫茲波，可能會推動太陽能電池技術、人工光合作用和高效光電器件的發展。