Dispositivo de haleto metálico híbrido bidimensional permite o controle de emissões de terahertz

Os pesquisadores utilizaram haletos metálicos híbridos bidimensionais em um dispositivo que permite o controle direcional da radiação terahertz gerada por um esquema spintrônico. O dispositivo tem melhor eficiência de sinal do que os geradores convencionais de terahertz e é mais fino, mais leve e mais barato de produzir.

Terahertz (THz) refere-se à parte do espectro eletromagnético (frequências entre 100 GHz e 10 THz) entre micro-ondas e óptica. As tecnologias THz mostraram-se promissoras para aplicações que vão desde computação e comunicações mais rápidas até equipamentos de detecção sensíveis. No entanto, a criação de dispositivos THz confiáveis ​​tem sido um desafio devido ao seu tamanho, custo e ineficiência na conversão de energia.

“Idealmente, os dispositivos THz do futuro devem ser leves, de baixo custo e robustos, mas isso tem sido difícil de alcançar com os materiais atuais”, disse Dali Sun, professor assistente de física da North Carolina State University. “Neste trabalho, descobrimos que um haleto metálico híbrido 2D comumente usado em células solares e diodos, em conjunto com spintrônica, pode atender a vários desses requisitos”.

O haleto de metal híbrido 2D em questão é um semicondutor híbrido sintético popular e disponível comercialmente:iodo de chumbo de butil amônio. Spintrônica refere-se ao controle do spin de um elétron, em vez de apenas usar sua carga, a fim de criar energia.

Sun e colegas dos Laboratórios Nacionais de Argonne, da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill e da Universidade de Oakland criaram um dispositivo que estratificou os haletos metálicos híbridos 2D com um metal ferromagnético, depois o excitou com um laser, criando uma corrente de rotação ultrarrápida que, por sua vez, gerou Radiação THz.

A equipe descobriu que não apenas o dispositivo de haleto metálico híbrido 2D superou os emissores THz maiores, mais pesados ​​e mais caros de produzir atualmente em uso, eles também descobriram que as propriedades do haleto metálico híbrido 2D permitiram que eles controlassem a direção do Transmissão THz.

“Os transmissores tradicionais de terahertz foram baseados em fotocorrente ultrarrápida”, disse Sun. “Mas as emissões geradas por spintrônica produzem uma largura de banda mais ampla de frequências THz, e a direção da emissão THz pode ser controlada modificando a velocidade do pulso do laser e a direção do campo magnético, que por sua vez afeta a interação de magnons, fótons , e gira, e nos permite controle direcional.”

Sun acredita que este trabalho pode ser um primeiro passo na exploração de materiais de haletos metálicos híbridos 2D geralmente como potencialmente úteis em outras aplicações spintrônicas.

“O dispositivo híbrido 2D à base de iodetos metálicos usado aqui é menor e mais econômico de produzir, é robusto e funciona bem em temperaturas mais altas”, disse Sun. “Isso sugere que os materiais de haletos metálicos híbridos 2D podem ser superiores aos atuais materiais semicondutores convencionais para aplicações de THz, que exigem abordagens de deposição sofisticadas que são mais suscetíveis a defeitos”.