本技術(shù)涉及太赫茲波發(fā)射器，尤其涉及一種太赫茲波發(fā)射器及其制備方法、調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、太赫茲波是一種頻段位于0.1thz-10thz的電磁波，該波段位于紅外和微波之間，具有特殊的電子能量，因此具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，在醫(yī)藥學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、安全檢查、通信等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。隨著太赫茲波應(yīng)用的日益增長(zhǎng)，對(duì)太赫茲源的需求日漸增高。近些年，基于自旋電子學(xué)的太赫茲波發(fā)射器顯露頭角，這些自旋電子太赫茲波發(fā)射器產(chǎn)生太赫茲波具有頻譜寬、靈活、造價(jià)低等特點(diǎn)，被研究人員廣泛研究發(fā)展。

2、自旋電子太赫茲波發(fā)射器為了將太赫茲波發(fā)射的效率最大化，通常會(huì)施加外磁場(chǎng)，這個(gè)外磁場(chǎng)主要由一對(duì)永磁體或者電磁鐵實(shí)現(xiàn)，這不利于器件使用的緊湊性。而目前的無(wú)場(chǎng)自旋電子太赫茲波發(fā)射器主要基于鐵磁/反鐵磁結(jié)構(gòu)之間的交換偏置作用實(shí)現(xiàn)，其調(diào)控效果又比較有限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種太赫茲波發(fā)射器及其制備方法、調(diào)控方法，以在無(wú)外磁場(chǎng)條件下產(chǎn)生太赫茲波，并可以對(duì)太赫茲波的強(qiáng)度進(jìn)行有效調(diào)控。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

3、一種太赫茲波發(fā)射器，包括：

4、柔性襯底層；

5、位于所述柔性襯底層一側(cè)的鐵磁金屬層，所述鐵磁金屬層具有磁性；

6、位于所述鐵磁金屬層背離所述柔性襯底層一側(cè)的重金屬層；

7、所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體向所述柔性襯底層一側(cè)彎曲或者向所述重金屬層一側(cè)彎曲，使得所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置具有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，所述拉應(yīng)力方向和所述壓應(yīng)力方向均與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述拉應(yīng)力方向與所述壓應(yīng)力方向垂直，且所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述預(yù)設(shè)位置為激光透過(guò)所述柔性襯底層照射到所述鐵磁金屬層的位置。

8、可選的，所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體向所述柔性襯底層一側(cè)對(duì)稱彎曲或者向所述重金屬層一側(cè)對(duì)稱彎曲，所述預(yù)設(shè)位置為所述鐵磁金屬層沿彎曲方向的中部位置。

9、可選的，所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的拉應(yīng)力方向與所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向平行；

10、或者，所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的壓應(yīng)力方向與所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向平行。

11、可選的，所述柔性襯底層的材料包括聚二甲基硅氧烷或聚酰亞胺；

12、所述柔性襯底層的厚度范圍為10?μm-10?mm，包括端點(diǎn)值。

13、可選的，所述鐵磁金屬層的材料包括co、fe、ni、cofe或cofeb；

14、所述鐵磁金屬層的厚度范圍為2nm-20nm，包括端點(diǎn)值。

15、可選的，所述重金屬層的材料包括pt、w、au、ta、au或ir；

16、所述重金屬層的厚度范圍為2nm-20nm，包括端點(diǎn)值。

17、一種太赫茲波發(fā)射器的制備方法，包括：

18、提供一柔性襯底層；

19、在所述柔性襯底層一側(cè)形成鐵磁金屬層；

20、在所述鐵磁金屬層背離所述柔性襯底層一側(cè)形成重金屬層；

21、對(duì)所述鐵磁金屬層進(jìn)行面內(nèi)磁化，使得所述鐵磁金屬層具有磁性；

22、將所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體向所述柔性襯底層一側(cè)彎曲或者向所述重金屬層一側(cè)彎曲，使得所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置具有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，所述拉應(yīng)力方向和所述壓應(yīng)力方向均與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述拉應(yīng)力方向與所述壓應(yīng)力方向垂直，且所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述預(yù)設(shè)位置為激光透過(guò)所述柔性襯底層照射到所述鐵磁金屬層的位置。

23、一種太赫茲波發(fā)射器的調(diào)控方法，應(yīng)用于上述任一項(xiàng)所述的太赫茲波發(fā)射器，該太赫茲波發(fā)射器的調(diào)控方法包括：

24、調(diào)控所述太赫茲波發(fā)射器中所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體的彎曲方向和彎曲曲率，來(lái)調(diào)控所述太赫茲波發(fā)射器發(fā)射的太赫茲波的強(qiáng)度。

25、可選的，調(diào)整所述太赫茲波發(fā)射器中所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體的彎曲方向包括：

26、調(diào)控所述太赫茲波發(fā)射器中所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體向所述柔性襯底層一側(cè)彎曲或者向所述重金屬層一側(cè)彎曲，使得所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置具有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，所述拉應(yīng)力方向和所述壓應(yīng)力方向均與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述拉應(yīng)力方向與所述壓應(yīng)力方向垂直，且所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向與所述鐵磁金屬層的表面相切，所述預(yù)設(shè)位置為激光透過(guò)所述柔性襯底層照射到所述鐵磁金屬層的位置；

27、其中，所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的拉應(yīng)力方向與所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向平行；

28、或者，所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的壓應(yīng)力方向與所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向平行。

29、可選的，調(diào)控所述太赫茲波發(fā)射器中所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體的彎曲曲率包括：

30、調(diào)控所述太赫茲波發(fā)射器中所述柔性襯底層、所述鐵磁金屬層和所述重金屬層組成的疊層整體的彎曲曲率，使得所述鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力中沿所述鐵磁金屬層的彎曲方向的應(yīng)力數(shù)值不超過(guò)0.2×d，其中，d為所述柔性襯底層以毫米為單位的厚度值。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

32、本技術(shù)實(shí)施例所提供的太赫茲波發(fā)射器，包括柔性襯底層、位于柔性襯底層一側(cè)的鐵磁金屬層以及位于鐵磁金屬層背離柔性襯底層一側(cè)的重金屬層，其中，鐵磁金屬層預(yù)先被面內(nèi)磁化而具有磁性，如此，入射的飛秒激光脈沖透過(guò)柔性襯底層照射到鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置，鐵磁金屬層在飛秒激光的激發(fā)下產(chǎn)生超快的自旋流，自旋流擴(kuò)散至重金屬層中，在自旋軌道耦合的作用下轉(zhuǎn)換成瞬變的電荷流，進(jìn)而產(chǎn)生太赫茲波。由此可見(jiàn)，本技術(shù)實(shí)施例所提供的太赫茲波發(fā)射器在使用時(shí)無(wú)需施加外加磁場(chǎng)設(shè)備，即在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下即可產(chǎn)生太赫茲波。

33、并且，本技術(shù)實(shí)施例所提供的太赫茲波發(fā)射器中，柔性襯底層、鐵磁金屬層和重金屬層組成的疊層整體向柔性襯底層一側(cè)彎曲或者向重金屬層一側(cè)彎曲，使得鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置具有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，拉應(yīng)力方向和壓應(yīng)力方向均與鐵磁金屬層的表面相切，拉應(yīng)力方向與壓應(yīng)力方向垂直，且鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)方向與鐵磁金屬層的表面相切，預(yù)設(shè)位置為激光透過(guò)柔性襯底層照射到鐵磁金屬層的位置，如此，鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的拉應(yīng)力和/或壓應(yīng)力必然會(huì)具有平行于磁場(chǎng)方向的分量，使得鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置受到平行于磁場(chǎng)方向的應(yīng)力而產(chǎn)生應(yīng)變，進(jìn)而可改變鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

34、如果鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置受到平行于磁場(chǎng)方向的應(yīng)力為拉應(yīng)力，則使得鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，進(jìn)而使得太赫茲波發(fā)射器產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度增大；如果鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置受到平行于磁場(chǎng)方向的應(yīng)力為壓應(yīng)力，則使得鐵磁金屬層的預(yù)設(shè)位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，進(jìn)而使得太赫茲波發(fā)射器產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度降低，以此來(lái)調(diào)控太赫茲波發(fā)射器產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度，使得太赫茲波發(fā)射器在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度可以與在有外加磁場(chǎng)條件下產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度相當(dāng)，因此，太赫茲波發(fā)射器可以在無(wú)外加磁場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)高效的太赫茲波發(fā)射效率。

35、綜上，本技術(shù)實(shí)施例所提供的太赫茲波發(fā)射器生產(chǎn)成本低，使用時(shí)無(wú)需施加外置磁場(chǎng)設(shè)備，產(chǎn)生的太赫茲波強(qiáng)度可靈活控制，便于實(shí)際應(yīng)用。