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双层空竹超表面中基于BIC的局域太赫兹磁场增强的研究
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作者 阎晓娜 高新卓 +1 位作者 刘馨怡 金钻明 《光学仪器》 2024年第3期9-17,共9页
设计了包含双层空竹的超表面,通过调节其晶格周期实现了不同阶晶格模式与超表面本征模式间的耦合,获得了3个强耦合区,并在两个晶格周期处实现了弗里德里希–温特根型连续域束缚态(Friedrich-Wintgen bound states in the continuum,FW-B... 设计了包含双层空竹的超表面,通过调节其晶格周期实现了不同阶晶格模式与超表面本征模式间的耦合,获得了3个强耦合区,并在两个晶格周期处实现了弗里德里希–温特根型连续域束缚态(Friedrich-Wintgen bound states in the continuum,FW-BIC)。基于耦合模理论对其进行分析,理论分析结果与模拟结果吻合,进一步证明了结构的有效性。讨论了在介质间隔层中基于强耦合和FW-BIC的局域磁场增强,发现最大磁场强度是入射太赫兹波磁场强度的41 209倍,且该值是单纯的由超表面电磁共振产生的磁场强度的4倍。这项研究将为强场太赫兹产生和太赫兹非线性研究提供参考。 展开更多
关键词 超表面 强耦合 连续域束缚态 耦合模理论 磁场增强
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《太赫兹科学与电子信息学报》2024年第8期专栏征稿主题:自旋光电子学太赫兹辐射源的基础与应用
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作者 金钻明 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第6期I0004-I0004,共1页
太赫兹自旋光电子学是一个崭新的研究领域,它是光电子学、自旋电子学和超快光子学的有机结合。尽管近三十年前就已经首次观察到铁磁薄膜在皮秒时间尺度上的超快退磁,直到最近,由于多项突破性的基础研究,自旋光电子学太赫兹辐射源才得到... 太赫兹自旋光电子学是一个崭新的研究领域,它是光电子学、自旋电子学和超快光子学的有机结合。尽管近三十年前就已经首次观察到铁磁薄膜在皮秒时间尺度上的超快退磁,直到最近,由于多项突破性的基础研究,自旋光电子学太赫兹辐射源才得到了快速发展。从纳米级铁磁/重金属异质结的太赫兹产生物理机理研究,发展到宽带、高效和偏振态可调控的太赫兹辐射源器件,不仅有效实现了一种新型的太赫兹辐射源,而且正在拓展小型化、集成化太赫兹光谱系统与应用。 展开更多
关键词 光电子学 太赫兹光谱 自旋电子学 光子学 异质结 物理机理 偏振态 铁磁薄膜
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硅基自旋光电子学太赫兹辐射源特性
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作者 程宏阳 马倩茹 +4 位作者 徐浩然 张慧萍 金钻明 何为 彭滟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期190-198,共9页
将光电子器件集成到硅片上是光电子集成器件研发的首要步骤.自旋光电子学太赫兹辐射源,通常是由纳米厚度的铁磁/非磁性金属多层膜结构组成,在飞秒激光辐照下能产生高质量、宽带太赫兹脉冲辐射.本文利用飞秒激光脉冲在生长于硅衬底上的Ta... 将光电子器件集成到硅片上是光电子集成器件研发的首要步骤.自旋光电子学太赫兹辐射源,通常是由纳米厚度的铁磁/非磁性金属多层膜结构组成,在飞秒激光辐照下能产生高质量、宽带太赫兹脉冲辐射.本文利用飞秒激光脉冲在生长于硅衬底上的Ta/CoFeB/Ir铁磁/非磁性金属异质结中实现了高效、宽带的太赫兹相干脉冲辐射.首先,Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹脉冲的极性随外加磁场的反转而反转,太赫兹辐射的物理机制可以归结为超快自旋流-电荷流转换.其次,通过改变抽运激光的激发能量密度,研究了Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹辐射饱和现象.此外,通过研究Ta/CoFeB/Ir异质结的太赫兹发射特性随Ir层厚度的依赖关系,不仅优化了器件的辐射强度,而且获得了Ir层在太赫兹频率下的自旋扩散长度(~(0.59±0.12)nm).该值小于通过自旋抽运技术获得的GHz频率下的自旋扩散长度(1.34 nm),表明不同频率范围对应于不同的电子输运机理. 展开更多
关键词 宽带太赫兹辐射 铁磁异质结 逆自旋霍尔效应 自旋扩散长度
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Unveiling of Terahertz Emission from Ultrafast Demagnetization and the Anomalous Hall Effect in a Single Ferromagnetic Film 被引量:2
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作者 蓝志强 李章顺 +4 位作者 徐浩然 刘凡 金钻明 彭滟 朱亦鸣 《Chinese Physics Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期45-50,共6页
Using THz emission spectroscopy,we investigate the elementary spin dynamics in ferromagnetic single-layer Fe on a sub-picosecond timescale.We demonstrate that THz radiation changes its polarity with reversal of the ma... Using THz emission spectroscopy,we investigate the elementary spin dynamics in ferromagnetic single-layer Fe on a sub-picosecond timescale.We demonstrate that THz radiation changes its polarity with reversal of the magnetization applied by the external magnetic field.In addition,it is found that the sign of THz polarity excited from different sides is defined by the thickness of the Fe layer and Fe/dielectric interface.Based on the thickness and symmetry dependences of THz emission,we experimentally distinguish between the two major contributions:ultrafast demagnetization and the anomalous Hall effect.Our experimental results not only enrich understanding of THz electromagnetic generation induced by femtosecond laser pulses but also provide a practical way to access laser-induced ultrafast spin dynamics in magnetic structures. 展开更多
关键词 MAGNETIC MAGNETIZATION polarity
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非对称针尖结构对远红外超材料谐振性能的影响研究
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作者 陆小森 吴旭 +4 位作者 魏小柯 王俊杰 王奇亮 金钻明 彭滟 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期322-328,共7页
为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非... 为提高远红外超材料的品质因子Q和检测灵敏度,本文研究了一种用于金属远红外超材料的非对称针尖设计。以传统双开口方形谐振环为模型,通过理论模拟,研究了开口狭缝针尖角度变化对其电场分布、谐振频谱以及品质因子Q的影响。结果表明,非对称针尖增强了谐振环的表面电场局域性,减小了谐振峰的半峰全宽,并使品质因子Q提高到传统谐振环(非针尖设计)的三倍以上。该研究结果为开发高灵敏远红外超材料传感器提供了新的思路,并为传统开口谐振环提出了一种简单实用的Q因子优化方法。 展开更多
关键词 太赫兹传感器 超材料 远红外 品质因子Q
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3He管探测器前端处理电路设计与实现
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作者 王蕾 张校尧 +2 位作者 史涛 郑其斌 金钻明 《电子元件与材料》 CAS 北大核心 2024年第9期1104-1112,共9页
面向3 He管中子探测器的测量需求,设计了一款前端处理电路,主要由信号成形模块和高压供电模块组成。信号成形模块采用分立元件方法,集成电荷灵敏放大、极零相消、多级滤波、基线恢复等功能电路,实现了信号的快速放大成形,可满足高计数... 面向3 He管中子探测器的测量需求,设计了一款前端处理电路,主要由信号成形模块和高压供电模块组成。信号成形模块采用分立元件方法,集成电荷灵敏放大、极零相消、多级滤波、基线恢复等功能电路,实现了信号的快速放大成形,可满足高计数率、微弱信号的测量需求;高压供电模块的核心器件选用国产高压元件,结合外控电压调节电路,为探测器提供合适的偏置高压,在0~2 kV范围内实现线性控制。测试表明,该前端电路输出信号的脉宽小于1μs,电荷测量的动态范围为-100~0 fC,等效输入噪声优于0.25 fC。 展开更多
关键词 前端电路 分立元件 整形滤波 高压器件 3 He管中子探测器
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单层铁磁体中的超快太赫兹辐射研究进展
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作者 洪晖祥 张慧萍 +3 位作者 许涌 吴少晖 金钻明 彭滟 《太赫兹科学与电子信息学报》 2024年第8期813-822,共10页
宽频带太赫兹辐射源在太赫兹科学与技术中有着迫切的实际应用需求,是构建波谱和成像为代表的太赫兹应用系统的核心器件。与常用的商用太赫兹源相比,自旋光电子学太赫兹辐射源具有超宽频谱、固态稳定以及成本低等一系列优点。目前,基于... 宽频带太赫兹辐射源在太赫兹科学与技术中有着迫切的实际应用需求,是构建波谱和成像为代表的太赫兹应用系统的核心器件。与常用的商用太赫兹源相比,自旋光电子学太赫兹辐射源具有超宽频谱、固态稳定以及成本低等一系列优点。目前,基于自旋光电子学太赫兹辐射源的理论、材料和器件技术研究尚处于起步阶段。本文主要总结了近年来单层铁磁层的太赫兹产生机理以及太赫兹辐射信号的极性与激发构型之间的关系。通过改变磁场方向、入射激光方向和样品入射方向可有效区分超快退磁、反常霍尔效应和反常能斯特效应对太赫兹辐射特性的贡献,为太赫兹自旋光电子学领域的研究提供参考。 展开更多
关键词 太赫兹辐射源 铁磁薄膜 超快退磁 反常霍尔效应 反常能斯特效应
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Comprehensive study of the ultrafast photoexcited carrier dynamics in Sb_(2)Te_(3)–GeTe superlattices
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作者 叶之江 金钻明 +7 位作者 蒋叶昕 卢琦 贾梦辉 钱冬 黄夏敏 李舟 彭滟 朱亦鸣 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第7期381-387,共7页
Chalcogenide superlattices Sb_(2)Te_(3)-GeTe is a candidate for interfacial phase-change memory(iPCM) data storage devices.By employing terahertz emission spectroscopy and the transient reflectance spectroscopy togeth... Chalcogenide superlattices Sb_(2)Te_(3)-GeTe is a candidate for interfacial phase-change memory(iPCM) data storage devices.By employing terahertz emission spectroscopy and the transient reflectance spectroscopy together,we investigate the ultrafast photoexcited carrier dynamics and current transients in Sb_(2)Te_(3)-GeTe superlattices.Sample orientation and excitation polarization dependences of the THz emission confirm that ultrafast thermo-electric,shift and injection currents contribute to the THz generation in Sb_(2)Te_(3)-GeTe superlattices.By decreasing the thickness and increasing the number of GeTe and Sb_(2)Te_(3) layer,the interlayer coupling can be enhanced,which significantly reduces the contribution from circular photo-galvanic effect(CPGE).A photo-induced bleaching in the transient reflectance spectroscopy probed in the range of~1100 nm to~1400 nm further demonstrates a gapped state resulting from the interlayer coupling.These demonstrates play an important role in the development of iPCM-based high-speed optoelectronic devices. 展开更多
关键词 Sb_(2)Te_(3)/GeTe superlattices ultrafast carrier dynamics interfacial phase change memory THz emission spectroscopy transient reflectance spectroscopy
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稀土正铁氧体中THz自旋波的相干调控与强耦合研究进展 被引量:7
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作者 金钻明 阮舜逸 +5 位作者 李炬赓 林贤 任伟 曹世勋 马国宏 姚建铨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期313-325,共13页
基于反铁磁材料的自旋逻辑器件被认为具有更低的能量损耗、更快的速度和更高的稳定性,这使得反铁磁材料的超快自旋动力学成为当前自旋电子学研究的热点.由于反铁磁体具有强的交换耦合和高的共振频率,将在GHz甚至THz波段得到广泛应用.本... 基于反铁磁材料的自旋逻辑器件被认为具有更低的能量损耗、更快的速度和更高的稳定性,这使得反铁磁材料的超快自旋动力学成为当前自旋电子学研究的热点.由于反铁磁体具有强的交换耦合和高的共振频率,将在GHz甚至THz波段得到广泛应用.本文综述了利用太赫兹(THz)脉冲的磁场分量与反铁磁自旋序之间的相互作用进行探测与操控.利用THz脉冲时域光谱,系统研究了反铁磁性稀土正铁氧体(RFeO3)中自旋共振的非热激发及其弛豫动力学.总结了RFeO3的准铁磁和准反铁磁自旋模式的共振频率,以及由R3^+-Fe3^+离子间的相互作用所确定的自旋重取向温区.不仅可以利用具有时间延迟的THz双脉冲实现DyFeO3中自旋极化的相干控制,利用材料的各向异性以单个THz脉冲也可以实现YFeO3中的自旋波相干调控.在ErxY1-xFeO3单晶样品中,找到了自旋与真空磁子的关联交换耦合的实验证据,证明了存在以物质-物质相互作用形式的迪克协作耦合.最后,讨论了THz波在TmFeO3晶体传播过程中诱导的磁极化子. 展开更多
关键词 反铁磁 自旋共振 超快太赫兹光谱
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光磁相互作用及自旋极化的光学调控 被引量:1
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作者 金钻明 马红 马国宏 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2015年第5期212-239,共28页
近年来,超短激光脉冲的发展为人们在极端时间尺度上研究光与物质的相互作用提供了有效工具。皮秒时间尺度上研究磁有序材料中的自旋动力学过程已经成为凝聚态物理研究的热点,促进了自旋电子学的发展。本论文基于飞秒激光抽运–探测技术... 近年来,超短激光脉冲的发展为人们在极端时间尺度上研究光与物质的相互作用提供了有效工具。皮秒时间尺度上研究磁有序材料中的自旋动力学过程已经成为凝聚态物理研究的热点,促进了自旋电子学的发展。本论文基于飞秒激光抽运–探测技术,介绍了半导体及其纳米结构中光注入自旋极化及其弛豫过程;综述了铁磁性薄膜中的超快退磁,激光诱导磁阻尼进动和逆法拉第效应;利用太赫兹脉冲的磁场分量,研究了反铁磁晶体中自旋共振模式的激发,相干控制以及自旋重取向的探测;最后介绍了超快光谱用于研究多铁性材料中电子、晶格和自旋间的耦合。了解不同材料在超快时间尺度上的磁光、光磁效应的最新进展,有助于在磁有序的超快光控制研究领域做出原创性的工作。 展开更多
关键词 自旋电子学 超快光谱 太赫兹 半导体及纳米结构 铁磁薄膜 反铁磁晶体 多铁性薄膜 超快退磁 逆法拉第效应 相干控制 自旋流
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非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制 被引量:3
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作者 林贤 金钻明 +6 位作者 李炬赓 郭飞云 庄乃锋 陈建中 戴晔 阎晓娜 马国宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第23期212-218,共7页
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 (WO_4)_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.... 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 (WO_4)_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. 展开更多
关键词 超快光谱 克尔效应 磁光效应 太赫兹
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铁磁异质结的远红外脉冲辐射及其光热调控研究 被引量:1
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作者 褚欣博 金钻明 +6 位作者 吴旭 李婧楠 沈阳 王若愚 季秉煜 李章顺 彭滟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第15期253-260,共8页
飞秒激光脉冲辐照在Pt/CoFe/Ta铁磁异质结上,导致铁磁层中磁化强度超快淬灭并产生瞬态自旋流.自旋流向重金属层扩散,基于逆自旋霍尔效应在重金属层中转换成瞬态电荷流,产生宽带远红外脉冲辐射.本文通过两方面实验,研究飞秒激光的光热效... 飞秒激光脉冲辐照在Pt/CoFe/Ta铁磁异质结上,导致铁磁层中磁化强度超快淬灭并产生瞬态自旋流.自旋流向重金属层扩散,基于逆自旋霍尔效应在重金属层中转换成瞬态电荷流,产生宽带远红外脉冲辐射.本文通过两方面实验,研究飞秒激光的光热效应对铁磁异质结产生远红外辐射的调控.首先,通过改变外加磁场的大小和方向,研究远红外辐射脉冲振幅-磁场的磁滞回线.与振动样品磁力计测量的磁滞回线相比,远红外辐射脉冲振幅-磁场的磁滞回线表现出更小的矫顽力.增大抽运光的能量密度,发现样品的矫顽力进一步下降.其次,对Pt/CoFe/Ta三层异质结进行正向磁化饱和后施加一个反向的小磁场,实验发现当入射的激光能量密度超过1.43 mJ/cm^(2)时,远红外辐射脉冲信号发生极性的反转.上述两个实验结果不仅阐明飞秒激光脉冲的光热效应,也为基于电子自旋的远红外辐射脉冲的调控提供新方法. 展开更多
关键词 光热效应 磁滞回线 远红外脉冲发射光谱 远红外脉冲调控
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C掺杂FePt铁磁薄膜光诱导超快退磁动力学研究
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作者 潘群峰 张泽宇 +4 位作者 王会真 林贤 金钻明 程振祥 马国宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期284-290,共7页
FePt合金薄膜由于具有较强的磁各向异性而在磁信息和磁光信息存储中具有重要的应用.C掺杂可精确调控薄膜的磁各向异性,从而可有效地改变薄膜的矫顽场.通过超短激光脉冲与铁磁薄膜相互作用,可以获得非平衡状态下电子、自旋和晶格等自由... FePt合金薄膜由于具有较强的磁各向异性而在磁信息和磁光信息存储中具有重要的应用.C掺杂可精确调控薄膜的磁各向异性,从而可有效地改变薄膜的矫顽场.通过超短激光脉冲与铁磁薄膜相互作用,可以获得非平衡状态下电子、自旋和晶格等自由度之间的动态耦合参数,这是研究超快磁记录材料的物理基础.本文基于瞬态磁光Kerr效应,研究了两种C掺杂浓度下FePt薄膜的超快磁光响应.实验结果表明:瞬态Kerr信号与外加磁场正相关,磁场反向,Kerr信号反号,而瞬态反射率与外加磁场无关;不同C掺杂的FePt薄膜的矫顽场不同,软磁的退磁时间显著小于硬磁薄膜的退磁时间.我们还观测到超快激光在铁磁薄膜中诱导频率约为49 GHz的相干声学声子,该声子的频率与外加磁场无关.实验结果为设计和研制新型磁光薄膜提供了实验依据. 展开更多
关键词 FePt-C合金薄膜 磁光Kerr效应 超快退磁
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新工科背景下激光原理课程思政教学改革和实践 被引量:1
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作者 吴旭 李嘉伟 +3 位作者 袁帅 彭滟 金钻明 杨康文 《科教文汇》 2023年第11期133-137,共5页
当前新工科建设发展迅速,但关于工科类课程思政的教学改革研究较少。文章以兼具基础性、专业性和广泛应用的激光原理课程为例,分析工程专业课程思政教学改革中现有问题(思政内容与专业知识融合不佳、学生对思政课的参与度不高),并提出... 当前新工科建设发展迅速,但关于工科类课程思政的教学改革研究较少。文章以兼具基础性、专业性和广泛应用的激光原理课程为例,分析工程专业课程思政教学改革中现有问题(思政内容与专业知识融合不佳、学生对思政课的参与度不高),并提出基于专业培养目标制定课程思政育人目标、立足专业知识深挖思政元素、构建思政体系的教学改革措施,同时通过强互动性教学设计和多维度评价方法,调动学生参与课程思政的积极性,旨在实现专业课与思政课的深度融合,为进一步推动新工科课程思政教学改革提供研究实例。 展开更多
关键词 新工科 课程思政 激光原理
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铁磁异质结构中的超快自旋流调制实现相干太赫兹辐射 被引量:6
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作者 张顺浓 朱伟骅 +5 位作者 李炬赓 金钻明 戴晔 张宗芝 马国宏 姚建铨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第19期245-252,共8页
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... 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. 展开更多
关键词 太赫兹波 超快光谱 自旋流 逆自旋霍尔效应
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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 被引量:3
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作者 宋邦菊 金钻明 +6 位作者 郭晨阳 阮舜逸 李炬赓 万蔡华 韩秀峰 马国宏 姚建铨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期128-136,共9页
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,... 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/Pt异质结构的界面调控能够优化THz辐射特性,为基于超快SSE自旋电子学太赫兹发射器开辟了新的途径. 展开更多
关键词 太赫兹辐射 超快光谱 自旋塞贝克效应 逆自旋霍尔效应
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有机金属卤化物钙钛矿薄膜中的光诱导载流子动力学和动态带重整效应 被引量:3
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作者 赵婉莹 库治良 +6 位作者 金钻明 刘伟民 林贤 戴晔 阎晓娜 马国宏 姚建铨 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期309-316,共8页
近年来有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点,引起了学术界和产业界的广泛关注,其优异的光电特性逐渐在能源领域展现出独特的优越特性.在短短几年内,有机-无机混合物钙钛矿太阳能电池的能... 近年来有机-无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池因具有光电能量转换效率高、制备工艺简单等优点,引起了学术界和产业界的广泛关注,其优异的光电特性逐渐在能源领域展现出独特的优越特性.在短短几年内,有机-无机混合物钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经高达23%,发展速度逐步赶上甚至超越了成熟的硅太阳能电池.本文利用飞秒瞬态吸收光谱,对二步法制备的(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3和(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3/Spiro-OMeTAD有机-无机卤化物钙钛矿薄膜材料的激发态动力学进行了对比研究,详细讨论了两种薄膜样品中的电荷载流子产生与复合机制.通过紫外-可见吸收光谱测得钙钛矿薄膜(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3和(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3/Spiro-OMeTAD的吸收光谱与CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜材料的双价带结构相对应.从瞬态吸收光谱中,观察到760 nm附近的光致漂白信号,此时的载流子复合过程符合二阶动力学过程,而在约550—700 nm光谱范围内则是光诱导激发态吸收信号.实验结果表明,(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3钙钛矿薄膜样品中光生载流子主要的弛豫途径是自由电子和空穴的复合.抽运光激发样品使价带中的电子跃迁到导带,随着延迟时间的增加,电子和空穴复合,光谱发生红移现象.所观察到的带重整效应可以根据Moss-Burstein效应解释.相比较而言,(5-AVA)_(0.05)(MA)_(0.95)PbI_3/Spiro-OMeTAD钙钛矿薄膜样品在光激发后电子和空穴分离,空穴迅速转移到空穴传输层,这将导致样品吸收度增加,漂白信号快速恢复,电子-空穴的复合不再对漂白信号的弛豫动力学起主导作用,同时也削弱了带重整现象.本文的实验结果对半导体有机-无机金属卤化物钙钛矿薄膜在光伏领域的应用具有重要意义,为今后高效、稳定的钙钛矿太阳电池的研究提供了参考. 展开更多
关键词 有机卤化钙钛矿 超快瞬态光谱 电子-空穴复合 带重整
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面形误差对自由电子激光聚焦光斑影响的研究 被引量:2
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作者 张熙明 郭智 +3 位作者 孟祥雨 张祥志 金钻明 王勇 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期55-63,共9页
正在建设中的上海软X射线自由电子激光(Self-amplified Spontaneous Emission,SASE)光束线-活细胞成像光束线,能量范围100~1000 eV,束线主要设备包括前端区、插入件、偏转平面镜PM1、诊断光栅PM2、单色器、压弯镜、KB镜(Kirkpatrick-Ba... 正在建设中的上海软X射线自由电子激光(Self-amplified Spontaneous Emission,SASE)光束线-活细胞成像光束线,能量范围100~1000 eV,束线主要设备包括前端区、插入件、偏转平面镜PM1、诊断光栅PM2、单色器、压弯镜、KB镜(Kirkpatrick-Baez)和椭球镜等。分为两条支线,其中北支线的KB镜组由一个平面镜和两个椭圆柱面镜构成,主要应用于生物细胞成像实验站。实际光学元件在加工过程中会存在一定的面形误差,面形误差是衡量光学元件表面质量的重要指标。自由电子激光光束线系统中,要求镜子表面具有高精度和高可靠度,镜子的面形和高度误差相关联,会影响光束的相干性和波前,进而影响最终的光斑。为了准确研究面形误差对X光经过光束线传播后相干性和波前变化的影响,使用软件SHADOW和SRW对北支线X光的传播进行模拟。模拟结果表明:平面镜面形误差控制在0.1~0.2μrad,同时椭圆柱面镜控制在0.4μrad以内,聚焦光斑尺寸在4μm以内,可满足生物成像实验站成像需求。该结果为软X射线自由电子激光的优化设计提供了参考和依据。 展开更多
关键词 软X射线 自由电子激光 KB镜 面形误差
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低温生长砷化镓的超快光抽运-太赫兹探测光谱 被引量:2
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作者 樊正富 谭智勇 +5 位作者 万文坚 邢晓 林贤 金钻明 曹俊诚 马国宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期295-301,共7页
本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程.光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54μJ/cm^2.当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将... 本文采用光抽运-太赫兹探测技术系统研究了低温生长砷化镓(LT-GaAs)中光生载流子的超快动力学过程.光激发LT-GaAs薄层电导率峰值随抽运光强增加而增加,最后达到饱和,其饱和功率为54μJ/cm^2.当载流子浓度增大时,电子间的库仑相互作用将部分屏蔽缺陷对电子的俘获概率,从而导致LT-GaAs的快速载流子俘获时间随抽运光强增加而变长.光激发薄层电导率的色散关系可以用Cole-Cole Drude模型很好地拟合,结果表明LT-GaAs内部载流子的散射时间随抽运光强增加和延迟时间(产生光和抽运光)变长而增加,主要来源于电子-电子散射以及电子-杂质缺陷散射共同贡献,其中电子-杂质缺陷散射的强度与光激发薄层载流子浓度密切相关,并可由散射时间分布函数α来描述.通过对光激发载流子动力学、光激发薄层电导率以及迁移率变化的研究,我们提出适当增加缺陷浓度,可以进一步降低载流子迁移率和寿命,为研制和设计优良的THz发射器提供了实验依据. 展开更多
关键词 低温生长砷化镓 超快太赫兹光谱 光电导
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WS_2与WSe_2单层膜中的A激子及其自旋动力学特性研究 被引量:1
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作者 俞洋 张文杰 +4 位作者 赵婉莹 林贤 金钻明 刘伟民 马国宏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期220-227,共8页
单层过渡金属硫化物由于其特有的激子效应以及强自旋-谷耦合性质,在光电子学及谷电子学等方面有着很广阔的应用前景.利用超快时间分辨光谱,本文系统地比较了两类钨基单层硫化物(WS_2和WSe_2)的A-激子动力学和谷自旋弛豫特性.实验结果表... 单层过渡金属硫化物由于其特有的激子效应以及强自旋-谷耦合性质,在光电子学及谷电子学等方面有着很广阔的应用前景.利用超快时间分辨光谱,本文系统地比较了两类钨基单层硫化物(WS_2和WSe_2)的A-激子动力学和谷自旋弛豫特性.实验结果表明, WS_2单层膜的A-激子弛豫表现为双指数过程,而对于WSe_2,其A-激子衰减表现为三指数过程,且激子的寿命远长于前者. WS_2谷自旋极化弛豫表现为单指数衰减,其寿命约0.35 ps,主要由电子-空穴交换作用所主导.而对于WSe_2,谷自旋弛豫表现出双指数弛豫特性:一个寿命为0.5 ps的快过程和一个寿命为28 ps的慢过程.快过程的弛豫来源于电子-空穴交换作用,而慢过程则由于自旋晶格散射形成暗激子的过程.通过调谐抽运光波长,进一步证实WSe_2较WS_2更容易形成暗激子. 展开更多
关键词 过渡金属硫化物 激子 谷极化
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