Сотрудники МФТИ провели теоретическое изучение микроволнового отклика спинового диода под действием переменного тока. Работа ученых позволит приблизить применение спиновых диодов в качестве детекторов в голографических системах СВЧ-видения, а также для встроенных систем автоматического вождения автомобилем. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты опубликованы в журнале Solid State Communication.

Частотная зависимость микроволновой чувствительности спинового диода (при угле отклонения магнитного поля φ1=1200 и микроволновой частоте Pin~0.003 мкВт) для различных токов смещения. Глеб Демин

Спиновый диод — наностолбчатая магнитная гетероструктура в виде туннельного перехода с двумя магнитными слоями (элетродами), разделенными сверхтонкой (порядка 1 нм) диэлектрической прослойкой. В такой структуре один магнитный слой полагается «закрепленным», то есть направление его намагниченности не изменяется под действием внешних условий. В то же время направление намагниченности другого, «свободного» магнитного слоя можно изменять — либо магнитным полем, либо протекающим током, который поляризуется по спину в закрепленном слое. Основное явление, заложенное в основу функционирования таких структур, — это возбуждение магнитной динамики под действием приложенного электрического тока. Обратный эффект — выпрямление сигнала, когда под действием переменного электрического тока на выходе можно получить постоянное значение напряжения. Называется это явление спин-диодным эффектом.

Работа исследователей из МФТИ заключалась в анализе микроволнового резонансного отклика спинового диода на действие переменного тока в случае, когда внешнее магнитное поле находится в неколлинеарной (неперпендикулярной) ориентации с намагниченностью свободного слоя.

«Главное достижение нашей работы — мы связали фазовую диаграмму равновесных состояний спинового диода от угла отклонения вектора внешнего магнитного поля и амплитуды тока смещения с условиями достижения повышенной чувствительности спинового диода», — рассказал участник проекта Глеб Демин. Кроме того, зафиксирована высокая чувствительность спинового диода при подаче на него критического тока, вызывающего резонансные магнитные колебания диода.

По словам Демина, полученные теоретические рекомендации помогут в разработке высокочувствительных микроволновых детекторов без необходимости приложения внешнего магнитного поля, что может быть применимо в микроволновой голографии, а также для разработки систем компьютерного зрения в автономных электромобилях.