[发明专利]可调式多层太赫兹磁振子发生器

权利要求书

1.一种设备，包括：

自旋注入器；所述自旋注入器包括具有自旋向下的少数电子的源；

穿隧结，耦合至所述自旋注入器；以及

底层，还包括耦合至所述穿隧结的铁磁材料；所述铁磁材料包含磁振子增益介质；所述铁磁材料还包括：

导带，通过交换能隙被分成两个子带，第一子带具有沿着所述铁磁材料的磁化强度而定向的自旋向上；以及第二子带具有相反于所述铁磁材料的该磁化强度而定向的自旋向下；其中，具有自旋向上的多数电子位于具有自旋向上的所述第一子带中；

其中，在偏置电压施加到所述自旋注入器之后，通过所述穿隧结穿隧，将具有自旋向下的所述少数电子从所述自旋注入器注入到所述磁振子增益介质中；以及

其中，施加的所述偏置电压配置成相对于所述铁磁材料的费米能级而移位所述自旋注入器的费米能级。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述铁磁材料包含所述磁振子增益介质，所述磁振子增益介质选自由以下材料组成的群组：

铁磁半导体；稀磁半导体(dilute magnetic semiconductor,DMS)；半金属铁磁(half-metallic ferromagnet,HMF)；及铁磁导体，所述铁磁材料的该费米能级周围的该少数电子的态密度存在间隙。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述半金属铁磁(HMF)选自由以下材料组成的群组：

自旋极化的何士勒合金；自旋极化的巨磁阻材料(Colossal magnetoresistancematerial)；及二氧化铬。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述自旋极化的何士勒合金选自由以下材料组成的群组：

半金属铁磁氧化物Sr₂FeMoO₆；何士勒合金Co₂MnGe；何士勒合金Co₂MnSi(CMS)；何士勒合金Co₂FeSi(CFS)；何士勒合金Co₂MnSn；及何士勒合金Co₂FeAl_0.5Si_0.5(CFAS)。

5.如权利要求1所述的设备，其中，所述穿隧结选自由以下材料组成的群组：

氧化镁(MgO)；氧化铝(Al₂O₃)；及尖晶石MgAl₂O₄。

6.如权利要求1所述的设备，其中，所述自旋注入器选自由以下材料组成的群组：

半金属；及铁磁合金。

7.如权利要求1所述的设备，其中，少数电子通过所述穿隧结注入到具有自旋向下的所述上方子带中，通过跃迁到具有自旋向上的所述下方子带中的高能电子态来产生非平衡磁振子；且其中，所述非平衡磁振子之间的相互作用造成电磁辐射的产生；所述设备还包括：

电磁波导，耦合至所述铁磁材料，并配置成输出所述电磁辐射。

8.如权利要求1所述的设备，其中，少数电子通过所述穿隧结注入到具有自旋向下的所述上方子带中，通过跃迁到具有自旋向上的所述下方子带中的高能电子态来产生非平衡磁振子；且其中，所述非平衡磁振子之间的相互作用造成太赫兹电磁辐射的产生；所述设备还包括：

太赫兹电磁波导，耦合至所述铁磁材料，并配置成输出所述太赫兹电磁辐射。

9.如权利要求1所述的设备，还包括：

顶部电极；

参考层；以及

钉扎层，耦合到所述参考层；其中，所述自旋注入器通过所述钉扎层耦合到所述顶部电极。