Е.Е. Козлова1, А.Р. Сафин2, С.А. Никитов3

1-3 ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН (Москва, Россия)

Постановка проблемы. В настоящее время значительно возросла потребность в освоении терагерцевого (ТГц) частотного диапазона [1-3]. Однако при разработке компактных и перестраиваемых по частоте генераторов и детекторов ТГц-излучения, работающих при комнатных температурах, имеются определенные проблемы [4, 5]. Перспективными материалами для использования в ТГц-технологиях являются антиферромагнетики (АФМ), резонансные частоты которых лежат в широких пределах от единиц ГГц до десятков ТГц [4, 6].

Цель. Провести теоретическое исследование детекторов ТГц-электромагнитных волн, построенных на основе гетероструктуры «антиферромагнетик (АФМ) – тяжелый металл (ТМ)».

Результаты. Предложены две модели детекторов ТГц-электромагнитных волн, построенных на основе единичной гетероструктуры и массива гетероструктур АФМ-ТМ. Показано, что зависимость постоянного напряжения детектора от частоты носит резонансный характер с пиком, соответствующим частоте антиферромагнитного резонанса.

Практическая значимость. Рассмотренные гетероструктуры «АФМ – ТМ» могут стать основой для построения квадратичных резонансных детекторов ТГц-излучения.

Козлова Е.Е., Сафин А.Р., Никитов С.А. Детектирование терагерцевых электромагнитных волн с помощью гете-
роструктуры «антиферромагнетик - тяжелый металл» // Нелинейный мир. 2022. Т. 20. № 2. С. 19-23.
DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202202-04

1. Sirtori C. Bridge for the terahertz gap // Nature. 2002. V. 417. № 6885. P. 132-133.
2. Kleiner R. Filling the terahertz gap // Science. 2007. V. 318. № 5854. P. 1254–1255.
3. Gulyaev Y.V., Zilberman P.E., Mikhailov G.M., et al. Generation of terahertz waves by a current in magnetic junctions // JETP Lett. 2014. V. 98. № 11. P. 742–752.
4. Sizov F., Rogalski A. THz detectors // Progress in quantum electronics. 2010. V. 34. № 5. P. 278-347.
5. Ferguson B., Zhang X.-C. Materials for terahertz science and technology // Nature Materials. 2002. V. 1. P. 26–33.
6. Baltz V., Manchon A., Tsoi M., et al. Antiferromagnetic spintronics // Rev. Mod. Phys. 2018. V. 90. № 1. P. 015005.
7. Satoh T., Cho S.-J., Iida R., et al. Spin oscillations in antiferromagnetic NiO triggered by circularly polarized light // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. № 7. P. 077402.
8. Gomonay O., Jungwirth T., Sinova J. High antiferromagnetic domain wall velocity induced by Neel spin-orbit torques // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 117. № 1. P. 017202.
9. Zelezny J., Gao H., Manchon A., et al. Spin-orbit torques in locally and globally noncentrosymmetric crystals: antiferromagnets and ferromagnets // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. № 1. P. 014403.
10. Zvezdin A.K. Dynamics of domail walls in weak ferromagnets // ZhETF Pisma v Redaktsiiu. 1979. V. 29. № 10. P. 605-610.
11. Safin A., Puliafito V., Carpentieri M., et al. Electrically tunable detector of THz-frequency signals based on an antiferromagnet // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 117. № 22. P. 222411.
12. Vaidya P., Morley S., van Tol J., et al. Subterahertz spin pumping from an insulating antiferromagnet // Science. 2020. V. 368.
    № 6487. P. 160-165.