太赫兹（THz）波可以用来探测新材料的磁性。高效的太赫兹波产生技术可以促进能量收集、超快电子和太赫兹光谱的应用。

通过高频、高密度充电电流可以实现明亮、相干的太赫兹光源。通过用飞秒激光脉冲激发纳米级的金属界面，可以产生比电子设备中常见的电流密度高几个数量级的强电流密度。

据《激光制造网》了解，为了利用高密度电荷电流产生太赫兹波，复旦大学、上海量子科学研究中心、北京师范大学的研究人员开发了一种与其他技术不同的非相对论、非磁性方法——直接利用激光激发的高密度电荷电流穿过纳米级金属界面。这方法利用了某些材料的各向异性导电性，并消除了将电荷电流转换为自旋极化电流的需要。这项研究发表在《Advanced Photonics（先进光子学）》上。

研究人员利用电各向异性，基于导体的异质结构开发了一种用于太赫兹脉冲形成的非相对论机制。（a）各向异性导体RuO₂和IrO₂的电导率张量的椭球体。（b）所产生脉冲的特征（c，d）。

为了将激光激发的电荷电流转换为高效的宽带太赫兹辐射，研究人员使用了各向异性导电异质结构。他们特别依赖于两种导电金红石氧化物的电各向异性：反铁磁氧化钌（IV）（RuO_2）和非磁性氧化铱（IV）（IrO_2）。

这些氧化物的单晶膜可以偏转从光学激发的金属薄膜注入的超扩散电荷电流，并将电流从纵向重新定向到横向。研究人员发现，将激光激发的高密度纵向电荷电流直接转换为横向电流，可以在不需要外部磁场的情况下高效产生太赫兹波。

研究人员确定，在几种不同的金属中，铂（Pt）最适合制造他们的方法所需的薄膜。他们制造了Pt/RuO₂（101）和Pt/IrO₂（101）薄膜异质结构，并测量了这些结构的太赫兹振幅。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电导开关的商用太赫兹源产生的信号的三倍。

现有的产生太赫兹辐射的方法，包括逆自旋霍尔效应（ISHE）、逆拉什巴·爱德斯坦效应和逆自旋轨道转矩效应，都是将磁性材料纵向注入的自旋极化电流转换为横向电荷电流，以产生太赫兹波。这些相对论方法依赖于外部磁场，可以经历低自旋极化率和相对论自旋到电荷的转换效率，其特征是自旋霍尔角。

与产生太赫兹波的传统方法不同，非相对论、非磁性方法利用了导电材料的固有特性，无需自旋极化。此外，非相对论、非磁性方法还具有很高的太赫兹转换效率，可与逆自旋霍尔效应（ISHE）相媲美。

研究人员表示，使用具有高度各向异性导电性的现成导电材料是使用他们的技术提高转换效率的关键。

与现有技术相比，这种新的、非相对论的、非磁性的方法可以提供更大的灵活性和可扩展性，而现有技术则面临着增加重金属材料自旋霍尔角的挑战。通过利用金属界面上高密度电荷电流的潜力来高效产生太赫兹波，可能会推动太阳能电池技术、人工光合作用和高效光电器件的发展。