Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2015 19 окт

Первая реализация электрической схемы с магнитным изолятором с использованием спиновых волн

Университет Гронингена

Исследователи университетов Гронингена, Утрехта и Бретани, а также фонда FOM установили, что электрические схемы могут быть реализованы на основе применения магнитных изоляторов. Ранее это считалось невозможным. И вот создана электрическая схема, в которой использованы подобные волновым изменения магнитных свойств материала. Это открытие имеет большое значение для разработки новых, энергетически эффективных электронных приборов, в том числе интегральных схем. Приборы, действие которых основано на применении спиновых волн, теоретически могут стать более эффективными, чем электронные схемы.

В современном электронном оборудовании информация передается за счет движения электронов. В схемах оборудования для передачи сигналов используются заряды электронов. В магнитных изоляторах вместо этого используется магнитная волна. Спин является магнитным свойством электрона. Спиновая волна вызывается пертурбациями направлений локального магнетизма в материале. Спиновые волны передают эти пертурбации в материале. В ходе исследований было впервые продемонстрировано, что электрические сигналы можно передавать в изолирующих материалах.

К настоящему времени реализованы электрические схемы, работа которых основана на движении спиновых волн, поскольку теперь нет сомнений в возможности создать в системе возмущения с интенсивностью, достаточной для образования спиновых волн. Др. Барт Ван Вис (Bart van Wees, руководитель группы FOM) и его докторант Лудо Корнеллисен (Ludo Cornellisen), оба из Университета Гроннингена, а также Ремберт Дюин (Rembert Duine), руководитель группы из Университета Утрехта, успешно использовали спиновые волны, присутствующие в материале вследствие тепловых флуктуаций, в электрической схеме за счет тщательно разработанной геометрии. При этом необходимы гораздо меньшие возмущения в системе, а это дает возможность использовать спиновые волны в электрической схеме.

Схема, созданная исследователями и работающая на спиновых волнах, состоит из слоя железоиттриевого граната толщиной 200 нм (минерал и магнитный изолятор — ЖИГ), на поверхность которого с обеих сторон нанесены проводящие полоски из платины. Электрон может перемещаться внутри платины, а в ЖИГ не может, поскольку данный материал представляет собой изолятор. Однако при столкновении электрона со слоем, где ЖИГ контактирует с платиной, само столкновение влияет на магнитные свойства на поверхности ЖИГ и происходит перемещение спина электрона, что вызывает локальное намагничивание в определенном направлении, создающее спиновую волну в ЖИГ.

Спиновые волны, которые исследователи направляют в ЖИГ, детектируются платиновой полоской на другой стороне слоя ЖИГ. Процесс детектирования в точности противоположен инжекции спиновой волны: спиновая волна сталкивается с контактным слоем между ЖИГ и платиной и передает свой спин электрону в платине. Это влияет на движение электрона, а в результате генерируется электрический ток, который исследователи могут измерять.

Ученые уже изучали комбинацию платины и ЖИГ в предыдущей работе, в ходе которой было установлено, что когда спин переходит из платины в ЖИГ, происходит и перенос тепла через интерфейсный слой. Это позволяет осуществлять нагрев или охлаждение интерфейса ЖИГ-платина, в зависимости от относительной ориентации спинов электрона в платине и намагниченности в ЖИГ.