来源：国际光学工程学会（SPIE）；电子科技大学太赫兹科学技术研究中心 吕星宇 编译

利用基于电各向异性导体的异质结构(A)、各向异性导体RuO₂和IrO₂的电导率张量的椭球体(b)以及产生的脉冲的表征(c和d)形成太赫兹脉冲的非相对论机制。
来自：Zhang, Cui, Wang, et al.

    科学家和工程师们不断在开发速度更快、性能更强的科技设备。但是，我们需要更快和更高效的电子学方法。一种有前景的途径是利用太赫兹波，这是电磁光谱中位于红外和微波区域之间较少被探索的部分。太赫兹波对导电系统中的载流子非常敏感，为了解新材料磁性能力提供了强大支撑。

    对超快电子学和相干太赫兹源的探索，可以通过在纳米尺度界面上精确和超快地控制光诱导电荷电流而得到极大的帮助。

    包括逆自旋霍尔效应（ISHE）、逆Rashba–Edelstein效应和逆自旋轨道扭矩效应在内的现有方法，将磁性材料中纵向注入的自旋极化电流转化为横向电荷电流，从而产生太赫兹波。然而，这些相对论机制依赖于外部磁场，并且受到以自旋霍尔角为特征的低自旋极化率和相对论性自旋-电荷转换效率的制约。

    在这一背景下，发表在《Advanced Photonics》上的一项新研究介绍了一种直接利用界面上光敏触发的高密度电荷电流的非相对论和非磁性的方法。

    这项开创性的工作由中国复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室和微纳光子结构教育部重点实验室，上海量子科学研究中心，北京师范大学物理学系高等量子研究中心的研究人员共同完成。

    该研究利用了两种导电金红石氧化物的电性各向异性：反铁磁RuO₂ 和非磁性IrO₂。这些氧化物的单晶薄膜可以使从光激发的金属薄膜注入的超扩散电荷电流偏转，将其从纵向转为横向方向。这个过程产生了高效的宽带太赫兹辐射。

    研究人员使用了各种金属制备薄膜，发现铂（Pt）是最有前景的。他们制备了Pt/RuO₂(101) 和 Pt/IrO₂(101)薄膜异质结构并测量了它们的太赫兹振幅。基于Ir的系统产生的信号强度是基于非线性光学晶体和光导开关的商用太赫兹源产生的信号的三倍。

    与电荷电流转化为自旋极化电流的传统方法不同，新方法利用了导电材料的固有特性，不需要自旋极化。此外，这种新机制提供了强大的太赫兹转化效率，可与ISHE机制相媲美。

    值得注意的是，使用具有高度各向异性电导率且易于获得的导电材料是提高转化效率的关键。因此，与现有技术相比，该方法具有更大的灵活性和可扩展性，因为现有技术受到增加重金属材料自旋霍尔角度的挑战的制约。

    这项技术的影响不仅限于高效太赫兹波的产生。它还通过利用金属界面上高密度电荷电流展示了能量收集、超快速电子学和太赫兹光谱学的前景。这将推动各种现代技术的进步，包括太阳能电池、人工光合作用和高效光电器件。