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摘要

自铁磁金属在飞秒激光泵浦下的超快退磁效应发现以来, 电子的自旋属性逐渐被应用于太赫兹电磁波的产生. 利用逆Rashba-Edelstein效应产生太赫兹辐射首先在Ag/Bi界面得到证实, 而LaAlO ₃/SrTiO ₃界面通过该效应产生直流的自旋-电荷转换效率要高于Ag/Bi界面约一个数量级, 但利用该结构转化自旋流来产生太赫兹的有效性尚待系统的研究. 本文制备了NiFe/LaAlO ₃//SrTiO ₃(001)系列样品, 在飞秒激光泵浦下观察到了太赫兹辐射的产生及其对磁场方向的依赖效应, 并通过改变LaAlO ₃层的厚度验证了超扩散模型与光学传输模型的有效性, 观察到了在LaAlO ₃/SrTiO ₃界面由于多次反射导致太赫兹波的减弱, 为进一步优化太赫兹波的产生提供了实验和理论支持.

关键词:

Abstract

Since the discovery of the ultrafast demagnetization of the ferromagnetic metal, the spin degree of electrons is gradually used to generate terahertz radiation. The terahertz radiation generated by the inverse Rashba-Edelstein effect was confirmed first at the interface of Ag/Bi. However, the spin-to-charge conversion efficiency of the LaAlO ₃/SrTiO ₃interface is one order of magnitude lager than that of the Ag/Bi interface under equilibrium or quasi-equilibrium condition. Whether the LaAlO ₃/SrTiO ₃heterostructures can be used to convert spin current to generate terahertz radiation remains to be systemically studied. In this work, we fabricate the NiFe/LaAlO ₃//SrTiO ₃heterostructures and investigate the generation of terahertz radiation by femtosecond laser pumping and its dependence of the magnetic field direction. We change the thickness of the LaAlO ₃to show the applicability of the superdiffusive spin transport model and optical transmission model. We find the multireflections at the LaAlO ₃/SrTiO ₃interface weaken the terahertz radiation intensity. This work provides experimental and theoretical support for further optimizing the generation of terahertz electromagnetic waves.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:吴晓君,xiaojunwu@buaa.edu.cn; 孙继荣,jrsun@iphy.ac.cn

基金项目:北京市自然科学基金(批准号: 4194083)、国家自然科学基金(批准号: 61905007, 11827807, 61775233)和国家重点研发计划(批准号: 2019YFB2203102)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Wu Xiao-Jun,xiaojunwu@buaa.edu.cn; Sun Ji-Rong,jrsun@iphy.ac.cn

Funds:Project supported by the Natural Science Foundation of Beijing, China (Grant No. 4194083), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61905007, 11827807, 61775233), and the National Key Research and Development Program of China (Grant No. 2019YFB2203102)

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