具体实施方式

详参本发明的技术的实施例，其示例于附图中示出。虽然将结合各种实施例描述本发明的技术，但是应当理解，其并非用以限制本发明的技术于所述的实施例。反之，本发明的技术旨在涵盖可包括在由所附权利要求书所限定的各种实施例的精神以及范围内的替代、修改及同等物。

此外，在以下的详细说明中，阐述了许多具体细节以提供能透彻理解所呈现的实施例。然而，对于本领域技术人员而言显而易见，可于没有这些具体细节的情况下实践本发明所呈现的实施例。在其他情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程、组件以及电路，以免不必要地模糊所呈现的实施例。

于本发明的技术的一实施例中，图1显示单一太赫茲磁振子激光器的前视图15，其包括基板12、底部电极14以及单一多层柱10。

于本发明的技术的一实施例中，单一多层柱10(如图1所示)还包括底层16、穿隧结18、顶层20、钉扎层22以及顶部电极24。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括砷化镓(GaAs)。砷化镓(GaAs)为镓及砷元素的化合物。它是一种具有闪锌矿晶体结构的III-V族直接带隙半导体。砷化镓用在单晶微波集成电路(monolithic microwave integrated circuit)的制造中。

GaAs通常被用作外延生长其他III-V族半导体的基板材料，该基板材料包含：砷化铟镓、砷化铝镓等。

GaAs可通过使用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)来制造。分子束外延发生于高真空或超高真空中(10^-8-10^-12)Torr。

MBE最重要的方面是允许薄膜外延生长的沉积速率(通常小于每小时3,000nm)。这些沉积速率需要按比例更好的真空，以达到与其他沉积技术相同的杂质水平。不存在载体气体以及超高真空环境可实现最高纯度的生长薄膜。

于固态源MBE中，超纯形式的镓和砷元素在个别的quasi-Knudsen泻流容器(effusion cell)或电子束蒸发器(electron beam evaporator)中加热直至缓慢升华。气态元素接着凝结于可相互反应的晶片上。于镓和砷的例子中，形成单晶砷化镓。当使用铜或金等蒸发源时，撞击(impinging)于表面上的气态的元素将被吸附(在撞击原子将在表面跳跃的时窗(time window)之后)或反射。于表面上的原子也可能被解吸(desorb)。

控制该源的温度将控制材料撞击基板表面的速率，且基板的温度将影响跳跃或解吸的速率。术语“光束”是指蒸发的原子因为原子的平均自由路径很长，在到达晶片之前不会与彼此或真空腔室的气体相互作用。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括氧化铝(Al₂O₃)。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括氮化铝(AlN)。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括氧化铟锡(InTnO)。

氧化铟锡(ITO)是由不同比例的铟、锡和氧所组成的三元组合物(ternarycomposition)。其依据氧含量可描述为陶瓷或合金。氧化铟锡通常遇到作为氧饱和组合物，其配方为按重量计74％In、18％O₂和8％Sn。氧饱和组合物是如此典型的，以至于不饱和的组合物被称为缺氧ITO。氧饱和组合物于薄层中是透明且无色的，当于散装形式时，其为微黄棕色(yellowish)至灰色。于光谱的红外线区域中，氧饱和组合物充当类似金属的镜子。

氧化铟锡是使用最广泛的透明导电氧化物之一，因为它具有两个主要特性：导电性以及光学透明性，且其可易于沉积成薄膜。与所有透明导电薄膜一样，其必须于导电性以及透明度之间作取舍，因增加厚度以及增加电荷载流子的浓度将使材料的导电性增加，但会将降低其透明度。氧化铟锡薄膜最常通过物理气相沉积法沉积于表面上。经常使用的是电子束蒸发，或使用一系列溅射沉积技术沉积。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括硅(Si)。

硅是一种化学元素，符号为Si，原子序数为14。硬而脆的结晶固体，且具有蓝灰色金属光泽，是一种四价类金属(tetravalent metalloid)。硅是元素周期表中第14族的成员，其上方是碳，而下方则为锗、锡、铅以及鈇。硅是相当不活泼的，虽不如锗，但对氧具有很强的化学亲合力。因此，其于1823年由Jakob Berzelius首次制备并以纯形式表征。

按质量计算，硅是宇宙中第八个最常见的元素，但于地壳中鲜少以纯元素被发现。它以各种形式的二氧化硅(硅土)或硅酸盐的形式最广泛地分布于灰尘、沙子、小行星或行星中。地壳超过90％由硅酸盐矿物所组成，使得硅成为地壳中仅次于氧的第二大的元素(按质量计约28％)。非常高度纯化的硅用于集成电路中。

于本发明的技术的一实施例中，基板12(如图1所示)包括蓝宝石上硅(SoS)。

蓝宝石上硅(SOS)是一种用于集成电路制造的异质外延工艺，由生长于蓝宝石(Al₂O₃)晶片上的硅薄层(通常小于0.6μm)所组成。

SOS是CMOS技术的绝缘体上硅(SOI)系列的一部分。通常使用高纯度人工生长的蓝宝石晶体。硅通常通过硅烷气体(SiH₄)的分解而沉积于加热的蓝宝石基板上。蓝宝石的优势在于它是一种绝佳的电绝缘体，可防止因辐射所引起的杂散电流(stray current)扩散到附近的电路元件。由于制造现代高密度应用中使用的非常小的晶体管存在困难，因此SOS在商业制造中面临早期挑战。。这是因为SOS工艺会因蓝宝石和硅之间的晶格差异而导致位错(dislocation)、双晶(twinning)及堆积缺陷(stacking fault)的形成。此外，有些铝(一种p型掺杂物)污染了最靠近界面的硅中的基板。

用于制造MOS设备于蓝宝石基板上外延生长的硅的应用涉及硅的纯化工艺，该纯化工艺可减轻由蓝宝石和硅晶格之间的不匹配所导致的晶体缺陷。例如，PeregrineSemiconductor的SP4T开关形成在SOS基板上，其中硅的最终厚度约为95nm。硅在多晶硅栅堆栈外的区域通过多晶氧化进行凹陷，并通过侧壁间隔物形成工艺进一步凹陷到大约78nm的厚度。

在本发明的技术的一实施例中，基底12(如图1所示)包括氧化镁(MgO)。

氧化镁(MgO)或氧化镁(magnesia)是一种白色吸湿性(hygroscopic)的固体矿物，以方镁石(periclase)的形式自然地存在，且为镁的来源。其具有MgO的实验式，且由Mg₂(+离子)和O₂(-离子)通过离子键合结合在一起的晶格组成。氢氧化镁在水的存在下形成(MgO+H₂O→Mg(OH)₂)，但可通过加热以分离水分来逆反应。

氧化镁于历史上被称为magnesia alba(由字面上的意思来看是来自氧化镁的白色矿物-其他来源将magnesia alba称为MgCO₃)，以区别于magnesia negra，后者是一种含有现今称为锰的黑色矿物。虽然“氧化镁”通常是指MgO，但过氧化镁MgO₂也称为该化合物。依据演化晶体结构预测(evolutionary crystal structure prediction)，MgO₂在高于116GPa(千兆帕)的压力下热力学稳定(thermodynamically stable)，而全新的半导体低价氧化物Mg₃O₂在高于500GPa时热力学稳定。由于其稳定性，MgO被用作研究晶体振动特性的模型系统。氧化镁是通过煅烧碳酸镁或氢氧化镁生产的。

在本发明的技术的一实施例中，仍参考图1，底部电极14选自由以下材料组成的群组：钴铁合金(Co_0.5Fe_0.5)；银(Ag)；金(Au)；铂(Pt)；钴(Co)；钯(Pd)；钛(Ti)；和钛钨(TiW)。

这些材料中的每一种皆可通过分子束外延(MBE)(详如上述)或通过溅射沉积而沉积在基板上。

溅射沉积是通过溅射进行薄膜沉积的物理气相沉积(PVD)法。此涉及将材料从作为源的“靶材(target)”喷射到例如硅晶片的“基板”上。重新溅射是于沉积过程中通过离子或原子的轰击重新发射沉积的材料。从靶材射出的溅射原子具有广泛的能量分布，通常高达数十eV(100,000K)。溅射的离子(通常只有一小部分喷射的粒子被电离，大约1％)可自靶材上以直线弹道飞行，并在基板或真空室上产生能量冲击(导致重新溅射)。

或者，在更高的气压下，离子与充当减速剂(moderator)的气体原子碰撞并扩散移动，接触基板或真空室壁并于经历随机游走后冷凝。通过改变环境气压(background gaspressure)，使得可以访问从高能弹道冲击到低能热化运动的整个范围。

溅射气体通常是例如氩气的惰性气体。为实现有效的动量传递，溅射气体的原子量应接近靶材的原子量，因此溅射轻元素时首选为氖，而溅射重元素则使用氪或氙。反应性气体也可用于溅射化合物。依据工艺参数，该化合物可以在靶材表面、飞行中或基板上形成。许多控制溅射沉积的参数的可用性使其成为一个复杂的工艺，但也允许专家在很大程度上控制薄膜的生长和微结构。

溅射沉积的一个重要优点在于，即使是熔点非常高的材料也很容易溅射，而在电阻蒸发器(resistance evaporator)或克努森容器(Knudsen cell)中蒸发这些材料是有问题的，甚至不可能。溅射沉积膜具有接近源材料的组成。这种差异是由于不同的元素因其质量不同而扩散不同(轻元素更容易被气体偏转)，但这种差异是恒定的。

溅射薄膜于基板上通常具有比蒸发薄膜更好的附着力。靶材包含大量材料且无需维护，因此该技术适用于超高真空应用。

溅射源不包含热部件(为了避免过热，它们通常是水冷的)，且与反应性气体(例如氧气)相容。溅射可由上而下进行，而蒸发必须由下而上进行。例如外延生长的先进工艺成为可能。

溅射工艺的缺点在于，该工艺较难结合于用于构造薄膜的剥离(lift-off)。这是由于扩散传输、溅射的特征，使得完整的阴影(full shadow)变得不可能。因此，无法完全限制原子的去向，因而将导致污染的问题。此外，与脉冲激光沉积相比，逐层生长的主动控制是困难的，且惰性溅射气体作为杂质进入生长膜中。

脉冲激光沉积是溅射沉积技术的一种变体，其使用激光光束进行溅射。在脉冲激光沉积过程中，充分研究了溅射和再溅射离子以及环境气体的作用。

溅射源通常采用磁控管(magnetrons)，其利用强电场和磁场将带电等离子体粒子限制在靠近溅射靶材表面的位置。在磁场中，电子沿着磁力线周围的螺旋路径运动，与靶材表面附近的气态中性粒子发生的电离碰撞比其他情况下发生的要多。(随着靶材的消耗，靶材表面可能会出现“轨道(racetrack)”的侵蚀剖面。)

溅射之的气体通常是例如氩气的惰性气体。由于这些碰撞而产生的额外氩离子导致更高的沉积速率。等离子体也可通过这种方式维持在较低的压力下。溅射的原子带中性电荷，因此不受磁阱(magnetic trap)的影响。

使用RF溅射可避免绝缘靶材上的电荷积聚，其中阳极-阴极偏置的符号(sign)以高速率(通常为13.56MHz)变化。射频溅射可很好地生产高度绝缘的氧化膜，但会增加射频电源和阻抗匹配网络(impedance matching network)的费用。泄漏自铁磁靶材的杂散磁场也会干扰溅射工艺。通常必须使用特别设计的带有异常强的永磁体的溅射枪进行补偿。

在本发明的技术的一实施例中，参考图1，底层16选自由以下材料所组成的群组：二氧化铬(CrO₂)；半金属铁磁氧化物Sr₂FeMoO₆；何士勒(Heusler)合金Co₂MnGe；何士勒合金Co₂MnSi(CMS)；何士勒合金Co₂FeSi(CFS)；何士勒合金Co₂MnSn(CMS)；和何士勒合金Co₂FeAl_0.5Si_0.5(CFAS)。

案例1：

例如，由M.Jourdan等人最近发表在Nat Commun.，2014年5月30日；5:3974.的“Direct observation of half-metallicity in the Heusler compound Co₂MnSi”的论文中，Co₂MnSi样品是在由溅射室、分子束外延(MBE)室，以及配备He气体放电灯(hν＝21.2eV)的同步辐射紫外光发射光谱(SRUPS)室及带有多通道自旋过滤器的半球能量分析仪( 谢尔曼函数(Sherman function)S＝0.42±0.05)组成的超高真空集群中进行了原位制备和完整研究。首先，在室温下通过射频(RF)溅射而在MgO(100)基板上生成何士勒化合物Co₂MnGa(30nm)的外延缓冲层(epitaxial buffer layer)。通过优化的附加退火工艺，以在550℃下获得L21级，如高能电子衍射(high energyelectron diffraction,RHEED)和X光衍射(X-ray diffraction,XRD)所示。Co₂MnSi(70nm)在室温下被RF溅射在顶部上。在缓冲层的诱导下，Co₂MnSi薄膜在沉积时已经显示出一定程度的L21表面秩序(surface order)。通过额外的退火，如RHEED对薄膜表面所证明的那样，秩序得到改善。

于本发明的技术的一实施例中，仍参考图1，穿隧结18选自由以下材料所组成的群组：氧化镁(MgO)；氧化铝(Al₂O₃)；和尖晶石MgAl₂O₄。

案例2：

在S Vangelista等人发表于Journal of Physics D：Applied Physics，第46卷，第48期的“Low-temperature atomic layer deposition of MgO thin films on Si”论文中，氧化镁(MgO)薄膜通过使用双向(环戊二烯基)镁和H₂O前驱物，在80-350℃的宽沉积温度窗口中进行原子层沉积而生长。MgO薄膜以～0.12nm cycle^-1的恒定生长速率沉积在HF-last Si(10 0)和SiO₂/Si基板上。通过X光反射率、掠入射X光衍射、飞时二次离子质谱和原子力显微镜测量研究合成的MgO薄膜的结构、形态和化学性质。除了良好的化学均匀性及厚度超过7nm的多晶结构外，MgO层其特征在于与基板的尖锐界面及有限的表面粗糙度。CV测量是在Al/MgO/Si MOS电容器上进行，MgO的厚度范围为(4.6-11)nm，这允许确定介电常数(κ)～11。Co层通过化学气相沉积生长与MgO直接接触而没有破真空(vacuum-break)(基础压力10^-5-10^-6Pa)。生长的Co/MgO堆栈显示出尖锐的界面，层间没有元素相互扩散。已经对Co/MgO/Si MOS电容器进行了C-V和I-V测量。MgO的介电性质不受Co沉积的进一步工艺影响。

于本发明的技术的一实施例中，参考图1，自旋注入器20选自由以下材料所组成的群组：二氧化铬(CrO₂)；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；和何士勒合金Co₂FeAl_0.5Si_0.5(CFAS)。

案例3：

在K Inomata等人发表于Journal of Physics D：Applied Physics，第39卷，第5期的“Structural and magnetic properties and tunnel magnetoresistance for Co₂(Cr,Fe)Al and Co₂FeSi full-Heusler alloys”论文中，研究了Co₂(Cr1-xFex)Al(0≤x≤1)和Co₂FeSi全何士勒合金的结构和磁化强度。在不同温度下通过超高真空溅射，将薄膜沉积在热氧化的Si(SiO₂)以及MgO(001)单晶基板上。在室温(RT)下沉积后，再对薄膜进行后退火。采用Co₂YZ(20nm)/Al(1.2nm)-氧化物/Co₇₅Fe₂₅(3nm)/IrMn(15nm)/Ta(60nm)的堆栈结构制造具有全何士勒合金电极的磁性穿隧结，并使用电子束光刻和Ar离子蚀刻进行微加工，结面积为10²μm²，其中Co₂YZ代表Co₂(Cr_1-xFe_x)Al或Co₂FeSi。穿隧能障(tunnel barrier)是通过沉积1.2nm铝形成的，然后在腔室中进行等离子体氧化。X光绕射揭示了取决于热处理条件的A2或B2结构和基材，但不是Co₂(Cr_1-xFe_x)Al(0≤x≤1)膜的L2₁结构。然而，当Co₂FeSi薄膜在高于473K的高温下沉积在MgO(001)基板上时，获得了L2₁结构。对于使用Co₂(Cr_0.4Fe_0.6)Al电极的结，最大穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)在室温下为52％，在5K下为83％。。虽然使用具有L2₁结构的Co₂FeSi电极的结在RT下表现出41％的TMR，在5K下表现出60％，如此可以通过使用缓冲层来改善，以减少Co₂FeSi和MgO(001)基板之间的晶格错配(lattice misfit)。

于本发明的技术的一实施例中，参考图1，钉扎层22选自由以下材料所组成的群组：铱锰铬(IrMnCr)；铱锰(IrMn)；镍锰(NiMn)；镍锰铬(NiMnCr)；镍锰铁(NiMnFe)；镍锰铱(NiMnIr)；镍锰钯(NiMnPd)；镍锰铂(NiMnPt)；镍锰铑(NiMnRh)；铂锰(PtMn)和镍锰钌(NiMnRu)。

案例4：

在JM Slaughter等人发表于JOM-e,52(6)(2000)“Magnetic Tunnel JunctionMaterials for Electronic Applications”的论文中，http://www.tms.org/pubs/journals/JOM/0006/Slaughter/Slaughter-0006.html，由于交换耦合，铁磁薄膜在与反铁磁(antiferromagnetic,AF)薄膜接触时被钉住。对于未耦合的、自由的铁磁薄膜，薄膜的磁定向显示出指向最后施加的饱和场方向的磁滞行为。如果施加一个饱和场，然后又将其移除，则该自由膜的磁定向将在该场的方向上。如果所施加的饱和场的方向被反转并再次被移除，薄膜的磁定向将被反转。因此，在零施加场中，任一方向都是可能的。通过AF层钉扎的铁磁薄膜表现出类似的行为，但具有偏移。在零场中，铁磁膜将沿一个方向排列。铁磁层和AF层之间的交换耦合在它们的相互界面处导致铁磁层优先在一个方向上排列。对于所讨论的存储装置，这种优先排列或钉扎用于在固定方向上锁定一层。AF钉扎材料(pinningmaterial)和该领域其他方面的大部分工作都围绕着像是Pt-Mn、Ir-Mn、Rh-Mn和Fe-Mn的锰基反铁磁材料。Pt-Mn是一种相当有趣的钉扎材料，因其于相对较高的温度下，仍保持反铁磁性。与许多常用的AF合金不同，沉积态的Pt-Mn不是AF。相反，这种材料必须进行后退火，导致从面心立方(face-centered cubic,f.c.c.)到面心四方(face-centeredtetragonal,f.c.t.)晶体结构的相变。f.c.t.相的Pt-Mn是AF，将固定相邻的铁磁膜。钉扎强度随退火的时间而增加。退火材料中Ni-Fe磁滞回线(hysteresis loop)的移位和加宽是钉扎铁磁膜的特性。一旦钉扎，交换偏置会导致薄膜的磁定向在零施加场的一个方向上。

于本发明的技术的一实施例中，参考图1，钉扎层22还包括Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida(RUDERMAN-KITTEL-KASUYA-YOSIDA(RKKY))非磁性钉扎层。

RKKY相互作用对层厚约的钌间隔物表现出反铁磁极性。有关参考资料，请参见S.S.P.Parkin，“Spin Engineering:Direct determination of the Ruderman-Kitel-Kasuya-Yosida far-field function in ruthenium”，Phys.修订版B 44(13),1991。

于本发明的技术的一实施例中，使用Ru间隔物作为厚度约为的钉扎层，可使自旋注入器20的磁化方向与底层16的磁化方向反平行，此允许将最大的少数电流注入到具有磁振子增益介质(Magnon Gain Medium)的底层16。最大的少数电流的注入将实质上简化到达磁振子激光点。

于本发明的技术的一实施例中，参考图1，顶部电极24选自由以下材料所组成的群组：钴铁合金(Co_0.5Fe_0.5)；银(Ag)；金(Au)；铂(Pt)；钴(Co)；钯(Pd)；钛(Ti)；以及钛钨(TiW)。这些材料中的每一种皆可通过MBE或溅射进行沉积。

于本发明的技术的一实施例中，参考图1，以单层电子注入器代替自旋注入器20和钉扎层22。于该实施例中，电子注入器选自由以下材料所组成的群组：金属；金属合金；铁磁金属；以及铁磁合金。

于本发明的技术的一实施例中，图2是包括多个单一太赫茲磁振子激光器的太赫茲产生器的前视图25，每个单一太赫茲磁振子激光器还包括单一多层柱{10,1；10,2；10,i；...10,k}，其中i和k是整数。每个单一多层柱10,i与接地电极14耦合，而接地电极14与基板12耦合。

于本发明的技术的一实施例中，图3示出包括多个单一太赫茲磁振子激光器10,1；10,2…10,i,…10,k；(i和k是整数)的太赫茲产生器的前视图35；每个这样的单一太赫茲磁振子激光器还包括单一多层柱80、底部电极14和基板12以及将至少两个单一多层柱分开的太赫茲透明介质60。施加在每一单一太赫茲磁振子激光器10,i上的偏置电压(未示出)，即从顶层到底部电极14，被配置为将自旋注入器的自旋电流注入具有磁振子增益介质的底层。注入的电流使得自旋注入器的自旋向下电子能够通过穿隧结跃迁到具有磁振子增益介质的底层的自旋向下的子带中，通过进入具有磁振子增益介质的底层的自旋向上的子带而触发磁振子激射过程，这导致产生从装置的顶面45(图4的)发出的太赫兹辐射。有关参考，请参阅美国专利：7,430,074；7,508,578；9,136,665。

于本发明的技术的一实施例中，参考图3，任两个相邻的多层柱之间的距离D(例如，两个相邻多层柱10,1和10,2之间的距离62)应大于发射的太赫茲信号的波长λ_THz，以便每个产生的太赫茲光子可生成于磁振子增益介质的区域外。

D>λ_THz

(Eq.1)

于本发明的技术的一个实施例中，参照图3，太赫茲透明介质60选自由以下材料所组成的群组：晶体太赫茲透明材料；以及聚合物太赫茲透明材料。

于本发明的技术的一个实施例中，参见图3，太赫茲透明介质60选自由以下晶体材料所组成的群组：高阻浮区硅(High Resistivity Float Zone Silicon；HRTZ-Si)；水晶石英；以及蓝宝石。

硅、水晶石英以及蓝宝石等晶体对于太赫茲光学产品的生产非常重要。相关参考资料，详参X.-C.Zhang,J.Xu，太赫茲波光子学简介，Springer Science+Business Media,LLC 2010。

除了人造钻石外，高电阻率硅是唯一适用于从NIR(1.2μm)到毫米(1000μm)波等极宽范围的各向同性晶体材料。相比于钻石，其生成以及加工成本更低。此外，硅可具有相当大的尺寸，允许在此基础上制造快速发展的太赫茲电子元件。

波长超过50μm的最佳材料之一是z切割晶体石英。重要的是，z切割晶体石英的窗口在可见光范围内是透明的，因此，可使用HeNe激光器轻松调整，而不改变光偏振状态，且可冷却到液氦的λ点以下。晶体石英是双折射材料，如果辐射的偏振很重要，则应注意。

蓝宝石状晶体石英于太赫茲区域以及可见光区域皆为透明。对于厚度为1至5mm的测量样品，透射率低于600μm很大程度上取决于样品厚度。与HRFZ硅一样，蓝宝石因与太赫茲的折射率值相似，也可用于制造太赫茲光导天线。

于本发明的技术的一个实施例中，参照图3，太赫茲透明介质60选自由以下聚合物材料所组成的群组：高密度聚乙烯(HDPE)；聚甲基戊烯(TPX)；聚乙烯(PE)；以及聚四氟乙烯(PTFE)。

于种类繁多的可用聚合物中，有些具有相对较低反射率的优异太赫茲透明材料。自意义上而言，最佳的材料是TPX(聚甲基戊烯)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)以及聚四氟乙烯(PTFE或Teflon)。在较长波长下，这些聚合物的传输结构较少且平坦。进入主要是低于200μm的更短的波长，会出现固有振动的特征带，且由于不均匀性导致散射增加。聚合物通常在较短波长处变得越来越不透明。

聚甲基戊烯(TPX)是所有已知聚合物中最轻的。其于紫外线、可见光以及太赫茲范围内皆为光学透明的，例如允许使用HeNe激光光束进行对准。折射率为～1.46，与波长相对独立。损失非常低，直至毫米波长。TPX具有优异的耐热性，对大多数有机和无机商业化学品都具有高度耐受性。TPX是一种坚硬的固体材料，可机械成型为各种光学组件，如透镜和窗口。此外，特别是TPX用于CO₂激光器泵浦分子激光器作为输出窗口，因其于整个太赫茲范围内是透明的，且完全抑制～10μm泵浦辐射。再者，TPX窗口在低温恒温器中用作“冷”窗。TPX的太赫茲透明度不随温度变化。折射率的温度系数为3.0*10^-4K^-1(适用于8-120K的范围)。与用于在太赫茲范围内工作的其他材料相比，TPX表示出优异的光学性能，例如可很好地替代Picarin(Tsurupica)镜头。此外，与Picarin相比，TPX更便宜且可于市场上购得。

聚乙烯(PE)是一种轻的弹性结晶材料。依据等级，其可加热至110℃并冷却至-45÷-120℃。PE具有良好的介电特性、耐化学性和耐辐射性。相反地，其对紫外线辐射、脂肪和油不稳定。PE具有生物惰性，易于加工。密度(23℃)为0.91-0.925g/cm3。拉伸流动极限(23℃)为8-13MPa。弹性模量(23℃)为118-350MPa。折射率约为～1.54，且在宽波长范围内为相同。通常高密度聚乙烯(HDPE)用于组件的生产。除了相当厚的透镜和窗口外，太赫茲偏振器还使用薄的HDPE薄膜。此外，HDPE用作Golay单元的窗口。HDPE的太赫茲传输不依赖于允许在低温恒温器中使用HDPE窗口的温度。折射率的温度系数为6.2*10^-4K^-1(8-120K范围)。

聚四氟乙烯(PTFE)在常温下为白色固体，密度约为2.2g/cm³。其熔点为327℃，但其特性在-73℃至204℃的宽温度范围内，保持在有用的水平。折射率在宽波长范围内为～1.43。

于本发明的技术的一个实施例中，图4示出了包括多个单一太赫茲磁振子激光器102的太赫茲产生器的顶视图100，每一单一太赫茲磁振子激光器还包括单一多层柱(未示出)以及填充各该单一多层柱之间的太赫茲透明介质110。

于本发明的技术的一个实施例中，至少一个单一太赫茲磁振子激光器10，i(如图3所示)基于磁振子激光效应产生太赫茲辐射。有关参考，请参阅美国专利：7,430,074；7,508,578；9,136,665。

于本发明的技术的一个实施例中，提供一种利用图2的设备25产生太赫茲信号的方法，设备25包括多个太赫茲磁振子激光器(10,1-10,k)以及将至少两个太赫兹磁振子激光产生器分开的太赫茲透明介质(如图3的60)。图1的至少一个太赫茲磁振子激光产生器15包括：基板12；耦接至基板12的底部电极14；以及耦合到底部电极14的多层柱10，该多层柱还包括底层16，底层16还包括磁振子增益介质；耦接至底层16的穿隧结18；耦接至穿隧结18的顶层20；该顶层20包括自旋注入器；耦接至自旋注入器20的钉扎层22；以及耦接至钉扎层22的顶部电极24。

于本发明的技术的一个实施例中，通过使用图2的设备25产生太赫茲信号的方法包括：(A)相对于包括磁振子增益介质的底层16的磁化，将自旋注入器20的磁化固定为反平行取向；(B)在顶部电极24和底部电极14之间的至少一个多层柱10上施加电压；其中，太赫茲辐射信号被配置为通过太赫茲透明介质(如图3的60)传播。

于本发明的技术的一个实施例中，使用图2的设备25产生太赫茲信号的方法还包括：(A1)使用RKKY钉扎层22(如图1所示)；(A2)选择RKKY钉扎层的厚度以相对于包括该磁振子增益介质的底层16的磁化以反平行取向固定自旋注入器的磁化。

于本发明的技术的一个实施例中，通过使用图2的设备25产生太赫茲信号的方法还包括步骤(C)将每对这样的多层柱隔开比所生成的太赫兹信号的波长大的距离D(图3的62)。

以上讨论已阐述了各种示例性统和装置的操作，以及与操作这些统和装置的示例性方法有关的各种实施例。于各种实施例中，实施方法的一个或多个步骤(例如计算最佳电压偏置)由处理器在计算机可读和计算机可执行指令的控制下执行。因此，在一些实施例中，这些方法是通过计算机实现的。

于一实施例中，计算机可读和计算机可执行的指令可停留于计算机可用/可读介质上。

因此，可使用由计算机执行的诸如程序模块之类的计算机可执行指令，以控制或实现各种实施例的一个或多个操作。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽像数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。此外，本发明的技术还可于分布式计算环境中实践，其中，任务由通过通讯网络链接的远程处理装置执行。于分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程计算机之存储介质中，包括内存存储设备。

尽管此处公开了示例性实施方法的具体步骤，但这些步骤是可依据各种示例性实施例执行的步骤的示例。即，本文公开的实施例非常适合于执行各种其他步骤或所述步骤的变体。此外，这里公开的步骤可通过不同于所呈现的顺序执行，且并非所有步骤皆须于特定实施例中执行。

尽管这里讨论了各种基于电子以及软件的系统，但这些系统仅可能是被利用的环境的示例，而非用以暗示对本发明的技术的使用范围或功能的任何限制。亦不应将此类系统解释为与所公开的示例中所示的任何一个或组件或功能的组合具有任何依赖性或相关性。

尽管已经以结构特征和/或方法动作特定的语言描述了主题，但所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定的特征或动作。反之，上述的特定特征和动作被公开为实施权利要求的示例性形式。