太赫兹（THz）光子学依赖于THz超快光源的发展。与传统非线性晶体THz光源相比，自旋THz超快光源具有较高的理论转化效率，备受关注。自旋THz发射器件通常采用磁性-非磁性薄膜异质结设计，在飞秒近红外或可见光超快激光脉冲泵浦下，磁性层能够产生超快自旋流，自旋流在界面处通过逆自旋霍尔效应（ISHE）等机制转换为电荷流，电荷流进一步在非磁性薄膜中产生电磁辐射，形成THz脉冲，穿透样品发射到自由空间。目前已知有铁磁-重金属、反铁磁-重金属、铁磁-反铁磁（反铁磁-铁磁）、铁磁-拓扑绝缘体等构型被研制成功。然而，反铁磁-拓扑绝缘体（AFM-TI）构型是尚缺的构型拼图，反铁磁在超快应用中更具有潜力；更重要的是，迄今所有的THz超快光源都不能很好地实现圆偏振，大部分已报道的是椭圆偏振的脉冲，这阻碍了THz超快光源的应用。

近期，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心SF10i组赵继民研究团队利用THz超快光谱实验装置，与N08组滕静副研究员、北京航空航天大学吴晓君教授、德国汉堡大学Franz X. Kärtner教授等合作，成功实现了基于AFM-TI异质结MnSe/(Bi,Sb)₂Te₃的THz超快激光脉冲发射，完成了AFM-TI构型拼图。通过研究不同温度、不同激光泵浦条件下的THz超快脉冲发射谱，实验展示了AFM-TI异质结具有优秀的椭圆偏振THz超快脉冲发射能力，其椭圆度为已报道超快THz发射源中最优，同时实现了通过激发光偏振来方便地调控偏振态（线偏振-圆偏振）。

实验上，赵继民研究团队采用超快THz光谱探测了MnSe/(Bi,Sb)₂Te₃异质结在近红外光泵浦下的THz频段发射谱，发现异质结可在室温、无外磁场的条件下有效产生THz辐射。其物理机制为：通过对泵浦光偏振方向和样品方位角依赖THz发射谱的数据分析，他们发现存在磁偶极辐射（Magnetic-dipole radiation）及自旋-电荷转换(Spin-to-charge conversion)两种互相关联的机制，共同参与THz发射过程。基于此双物理机制，通过调节泵浦光线偏振角即可有效调控两种机制占比可实现调控THz发射脉冲的偏振态，在特定角度下能够产生具备实际应用价值的圆偏振THz超快光脉冲。

相关研究成果近期以“Antiferromagnet-topological insulator heterostructure for polarization-controllable terahertz generation”为题发表于国际学术期刊《自然-通讯》【Nature Communications 16, 5656 (2025)】上。博士生程煜、周发然副研究员为该研究的共同第一作者，赵继民研究员、滕静副研究员为通讯作者，滕静和李永庆研究员提供了高质量的薄膜样品，Franz X. Kärtner教授和吴晓君教授在数据分析与机理上进行了合作，博士生公丕明、博士后姜丽桐、吴晓君指导的博士生李培炎也参与了相关研究。该研究受到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、中国科学院、北京市基金委等科研项目的资助。