Theory of Antiferromagnet-Based Detector of Terahertz Frequency Signals

We present a theory of a detector of terahertz-frequency signals based on an antiferromagnetic (AFM) crystal. The conversion of a THz-frequency electromagnetic signal into the DC voltage is realized using the inverse spin Hall effect in an antiferromagnet/heavy metal bilayer. An additional bias DC magnetic field can be used to tune the antiferromagnetic resonance frequency. We show that if a uniaxial AFM is used, the detection of linearly polarized signals is possible only for a non-zero DC magnetic field, while circularly polarized signals can be detected in a zero DC magnetic field. In contrast, a detector based on a biaxial AFM can be used without a bias DC magnetic field for the rectification of both linearly and circularly polarized signals. The sensitivity of a proposed AFM detector can be increased by increasing the magnitude of the bias magnetic field, or by by decreasing the thickness of the AFM layer. We believe that the presented results will be useful for the practical development of tunable, sensitive and portable spintronic detectors of THz-frequency signals based of the antiferromagnetic resonance (AFMR)

Creation of ZnO-based nanomaterials using pulse-periodic laser action

Создан металлический полупроводниковый нанокомпозитный материал на основе ZnO при импульсно-периодическом лазерном воздействии с частотой следования импульсов 500 Гц. Анализ результатов позволил обнаружить, что при лазерном вибровозбуждении образцов скорость вибрации возрастает в случае частот, кратных частоте начальных колебаний, амплитуда уменьшается с увеличением частоты. Были определены характеристики нагрева образца лазерным воздействием. Анализ рентгеновского дифракционного изображения показал, что в результате термического окисления импульсно-периодической лазерной обработкой на подложке из пористого сплава Cu-Zn происходит образование оксида ZnO. Показано, что условием интенсификации массопереноса в твердой фазе металлического материала является нестационарная локальная деформация, вызванная высокомощным внешним воздействием. Новый подход к созданию структур на основе оксида цинка в чистом металл-полупроводниковом нанокомпозите ZnO/Cu представляет собой синергию теплового воздействия и лазерно-индуцированных колебаний в звуковом диапазоне частот. Creation of metallic-semiconductor nanocomposite materials based on ZnO nanowires under pulse-periodic laser action with a pulse frequency of 500 Hz was performed. At analyzing of the results it was found that with laser-induced vibroexcitation of samples, the vibration rate increases in the case of frequencies that are divisible by the frequency of initial oscillation, during the amplitude decrease with the frequency increase. The sample heating features by laser action was determined. Analysis of the X-ray diffraction image showed that the ZnO oxide formation on the substrate of porous Cu–Zn alloy occurs as a result thermal oxidation by the pulse-periodic laser treatment. It is shown that, condition for the intensification of mass transfer in the solid phase of a metallic material is a non-stationary local deformation, caused by a highly-powered external action. A new approach for the creation of structures of composite nanomaterials based on zinc oxide in pure metallic-semiconductor ZnO/Cu nanocomposite allows the use of synergies of thermal effects and laser-induced vibrations in the sound frequency range

Excitation of Terahertz Magnons in Antiferromagnetic Nanostructures: Theory and Experiment

Contains fulltext : 224913.pdf (publisher's version ) (Closed access