Jævn udbredelse af spin-bølger ved hjælp af guld

Adjunkt Taichi Goto ved Toyohashi University of Technology belyste støjgenereringsmekanismen for spin-bølgen (SW), bølgen af ​​et magnetisk moment, der transmitteres gennem magnetisk oxid, og etableret en måde at undertrykke det. Den store støj, der genereres af SW'er, der rejser gennem magnetiske oxider, har udgjort en betydelig hindring for dets anvendelser. Imidlertid, det blev klart, at støj kan undertrykkes ved at installere en tynd guldfilm de passende steder. Denne metode forventes at blive anvendt på SW-enheder såsom multi-input og multi-output faseinterferensenheder til SW'er. Forskningsresultaterne blev rapporteret i Journal of Physics D:Anvendt fysik den 15. juni, 2017.

Nylige elektroniske enheder, der anvender halvledermaterialer, har svært ved at imødekomme efterspørgslen fra et hurtigt voksende informationssamfund på grund af problemer som en høj chiptemperatur på grund af høj integration. Udvikling af et SW logisk kredsløb, der kan behandle information, og væsentligt undertrykke varmeudvikling ved kun at transmittere SW'er uden selv at overføre elektroner, har vakt opmærksomhed. SW'er, der udbreder sig gennem magnetiske oxider, har fordelen af ​​lavt energitab og en lang transmissionsafstand. På den anden side, da tabet er så lille, SW reflekteret ved enden af ​​materialet eller grænsefladen med elektroden forstyrrer målspinbølgen. Dette fænomen kaldes SW-støj, hvilket har gjort SW uegnet til anvendelse tidligere.

Spin Electronics Group fra Toyohashi University of Technology opdagede, at dannelse af en guldfilm med tilstrækkelig længde for enden af ​​en yttriumjerngranat (YIG), som er et velkendt magnetisk oxidmateriale, undertrykker genereringen af ​​unødvendige SW'er. Ud over, gruppen fandt for første gang ud af, at SW-støj også er følsom over for placeringen af ​​guldfilmen.

"Der er serier af nye enheder, der bruger SW'er og fund af nye fænomener, men der har ikke været meget forskning i at finde ud af, hvordan man transmitterer SW'er gennem magnetisk oxid eller belysning af årsagen til generering af forstyrrende SW'er." sagde adjunkt Goto.

Den første forfattermesterkursusstuderende Shimada, der kørte simulationen, sagde:"Vi analyserede strukturens grundlæggende udbredelseskarakteristika ved hjælp af guldfilm. Da denne metode betydeligt kan undertrykke støjen, det vil bidrage til udviklingen af ​​SW-enheder, der bruger magnetisk oxid. Desuden, SW-logiske kredsløb, der bruger faseinformation, kan realiseres, efterhånden som faserne af bølger stabiliseres." SW-udbredelseskarakteristika blev beregnet og analyseret baseret på finite element-analysemetoden, ved at computeren genererer en tredimensionel model, der har samme størrelse som prøven brugt i selve forsøget. En model med et par elektroder til spændende SW'er og en guldfilm til fjernelse af støj placeret på det magnetiske oxid blev brugt til at finde ud af, hvordan guldfilm påvirker SW-udbredelsen ved omfattende at ændre længden af ​​magnetiske oxidmaterialer, placeringen af ​​guldfilmen, og afstanden fra elektroden. Resultatet viste, at når afstanden mellem guldfilmen og elektroderne er lang, en stående bølge af SW'er genereres, forårsager kraftig støj. Gruppen lærte, at støjen kan undertrykkes ved at placere guldfilmen tæt nok på elektroderne. Dette hjælper med at udglatte formeringsegenskaberne, og realiserer et stabilt elementdesign, der kan holde indflydelsen af ​​nogle frekvensvariationer og forstyrrelser på hele enheden, til udbredelsesegenskaberne, lille.

Denne simulering er en kendt metode med høj reproducerbarhed. Derfor, metoden forventes at blive anvendt på SW-enheder såsom multi-input/multi-output faseinterferensenheder til SW i fremtiden.