Магнитоэлектрический усилитель спиновых волн

-->

В настоящее время спинтроника понимается как электроника поляризованных по спину токов. Однако наряду с этим существует и другие возможные технические решения, в частности, подход, основанный на использовании в логических устройствах спинтроники спиновых волн.

Единица и нуль в таких устройствах кодируются сдвигом фаз 0 и π, соответственно, относительно некоторой опорной волны. В отличие от поляризованного по спину тока, в котором информация о первоначальной спиновой поляризации сохраняется при распространении в ферромагнетике на длины не больше микрометра, спиновые волны при комнатных температурах могут оставаться когерентными на расстояниях вплоть до миллиметра, что делает их привлекательными для использования в спиновых вычислениях. Однако спиновые волны имеют один существенный недостаток – амплитуда волны, распространяющейся в среде, экспоненциально затухает с расстоянием вследствие магнон-фононного, магнон-магнонного и других видов рассеяния. Наиболее естественным способом компенсировать этот недостаток является введение в интегральные схемы дополнительных элементов – усилителей спиновых волн. В недавней статье предлагается создать такой усилитель на основе магнитоэлектрического эффекта.

10_3_5.jpg Рис. 1. а – Магнитоэлектрический элемент на основе композитной среды: магнитострикционный материал (например, ферромагнетики CoFe, NiFe) и механически связанный с ним слой пьезоэлектрика (например, титанат-цирконат свинца); б – процесс раскачки колебаний в спиновой волне при повороте легкой оси намагничивания на 90 градусов

Схема устройства показана на рис. 1a. Оно представляет собой слоистую структуру из кремниевой подложки, пленки из проводящего ферромагнитного материала, в котором и распространяются спиновые волны, а также пьезоэлектрического слоя с металлическим затвором. Приложение напряжения к металлическому затвору вызывает деформацию пьезоэлектрического слоя и сцепленного с ним слоя ферромагнетика. В результате в слое ферромагнетика, вследствие магнитострикции, ось анизотропии может поменять направление на 90 градусов (рис. 1б). Это одна из разновидностей магнитоэлектрического эффекта, наблюдаемого в композитных средах.

Если изменять напряжение на затворе синхронно с колебаниями в спиновой волне можно увеличить амплитуду колебаний на несколько порядков (процесс, напоминающий раскачку колебаний маятника). Усиление спиновых волн в таком приборе позволяет увеличить длину затухания в десятки раз до нескольких сотен микрометров.

А.Пятаков

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (7 votes)
Источник(и):

ПерсТ