Temperature-Dependent Dielectric Characterization of Magneto-Optical Tb_3Sc_2Al_3O_(12) Crystal Investigated by Terahertz Time-Domain Spectroscopy

Terbium scandium aluminum garnet(TSAG) crystals have been widely used in magneto-optical systems. We investigate the complex refractive index of the TSAG crystal in the terahertz frequency range using terahertz(THz) time-domain spectroscopy in the temperature range 100–300 K. It is observed that the refractive index and the absorption coefficient increase with the THz frequency. The refractive index increases with the temperature.We measure the temperature coefficient of the refractive index of the TSAG crystal in the frequency range 0.4–1.4 THz. Furthermore, the loss tangent, i.e., the ratio of experimental values of the imaginary and real part of the dielectric permittivity, is found to be almost independent of frequency. TSAG is very promising for applications in THz optoelectronics because it has a high dielectric constant, low loss, and low thermal coefficient of the dielectric constant.     

铁磁异质结构中的超快自旋流调制实现相干太赫兹辐射

利用飞秒激光脉冲在生长于二氧化硅衬底上的W/CoFeB/Pt和Ta/CoFeB/Pt两类铁磁/非磁性金属异质结构中实现高效、宽带的相干THz脉冲辐射.实验中, THz脉冲的相位随外加磁场的反转而反转,表明THz辐射与样品的磁有序密切相关.为了考察三层膜结构THz辐射的物理机制,分别研究了构成三层膜结构的双层异质结构(包括CoFeB/W, CoFeB/Pt和CoFeB/Ta)的THz辐射.实验结果都与逆自旋霍尔效应相符合, W/CoFeB/Pt和Ta/CoFeB/Pt三层膜结构所辐射的THz强度优于同等激发功率下的ZnTe (厚度0.5 mm)晶体.此外,还研究了两款异质结构和ZnTe的THz辐射强度与激发光脉冲能量密度的关系,发现Ta/CoFeB/Pt的饱和能量密度略大于W/CoFeB/Pt的饱和能量密度,表明自旋电子在Ta/CoFeB/Pt中的界面积累效应相对较小.     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

高通量制备的SmxPr1–xFeO3晶体中反铁磁自旋模式和晶体场跃迁的太赫兹光谱

太赫兹辐射已经成为研究稀土铁氧化物(RFeO₃)的远红外响应和电子自旋特性的有效手段.本文研究了高通量制备的稀土共掺杂Sm_xPr_1-xFeO₃单晶在零磁场下的反铁磁自旋模式(qAFM)和稀土离子的晶体场跃迁.利用透射型太赫兹时域光谱,实验测得Sm_0.2Pr_0.8FeO₃和Sm_0.4Pr_0.6FeO₃单晶的qAFM共振频率位于PrFeO₃单晶和SmFeO₃单晶的qAFM共振频率(分别为0.57和0.42 THz)的连线上.Sm_xPr_1-xFeO₃的qAFM模式频率随Sm³⁺离子掺杂浓度的增大而增大.实验结果表明,Sm_0.4Pr_0.6FeO₃在160 K左右发生温度诱导的自旋重取...     

Y3Fe5O12(YIG)/Pt异质结构中基于超快自旋塞贝克效应产生太赫兹相干辐射研究

铁磁/非磁异质结构中的超快自旋流-电荷流转换实现相干太赫兹辐射得到了广泛研究.热自旋电子学结合了热输运与磁输运,可以有效地产生和探测自旋的非平衡输运.本文利用飞秒激光脉冲激发铁磁绝缘体钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂, YIG)/Pt异质结构,通过超快自旋塞贝克效应(SSE)产生太赫兹(THz)相干辐射.实验中, THz脉冲的相位随外加磁场和激光入射样品顺序的反转而反转,表明THz辐射与界面温度梯度的方向密切相关.为了考察界面对THz辐射性能的影响,系统地研究了YIG/Pt异质结构不同退火处理后的THz辐射情况.实验发现,生长在Gd₃Ga₅O₁₂(GGG)衬底上的YIG/Pt经退火处理后再原生一层Pt膜,其THz辐射强度提高了一个数量级.归因于退火后增强了YIG/Pt界面的自旋混合电导率.此外,还研究了生长在高阻Si衬底上退火后优化结构的能量密度与THz辐射强度的关系,拟合得到饱和能量密度约为1.4 mJ/cm².实验结果表明, YIG/...     

基于超快电子自旋动力学的太赫兹辐射研究进展

回顾了近年来利用超快自旋动力学过程产生太赫兹(THz)辐射的研究进展。介绍了基于逆自旋霍尔效应和逆Rashba-Edelstein效应的瞬态自旋流-电荷流转换,指出铁磁/非磁性异质结构已被用于设计低成本、高效率的THz辐射源。通过优化膜厚、生长条件、衬底和结构,可进一步提高基于自旋电子学的THz发射器的效率和带宽。简述了THz发射光谱在研究超快自旋泽贝克效应形成动力学中的应用。