Ny optisk teknik giver mere effektiv probe af nanomagnetdynamik

Ydeevnen af ​​magnetiske lager- og hukommelsesenheder afhænger af magnetiseringsdynamikken af ​​magnetiske elementer i nanometerskala kaldet nanomagneter. Forskere ved UC Santa Cruz har udviklet en ny optisk teknik, der muliggør effektiv analyse af enkelte nanomagneter så små som 75 nanometer i diameter, gør det muligt for dem at udtrække kritisk information for at optimere enhedens ydeevne.

"Det er en meget mere effektiv metode til at få kritiske enhedsparametre til magnetisk hukommelse og andre applikationer, " sagde elektroingeniør Holger Schmidt, Kapany professor i optoelektronik ved UC Santa Cruz.

Schmidt og førsteforfatter Wei-Gang Yang, en postdoc-forsker i sit laboratorium, rapporterede deres resultater i et papir offentliggjort i Anvendt fysik bogstaver som forsideartikel til 26. maj-nummeret.

Den traditionelle optiske teknik Schmidts laboratorium har brugt til at studere disse materialer bruger en kort laserpuls til at slå nanomagneten ud af sin ligevægtstilstand, som gør det muligt for forskere at udtrække oplysninger om magnetens egenskaber, når den vender tilbage til sin normale tilstand. Med mindre nanomagneter, imidlertid, denne fremgangsmåde bliver meget ineffektiv, da det optiske signal reduceres og sværere at opfange.

I den nye tilgang, i stedet for direkte at excitere nanomagneten, laserpulsen skinner på en række små stænger, der danner et gitter, får dem til at vibrere og generere bølger i materialet kaldet overfladeakustiske bølger. Ved at designe riste med buede stænger, Yang og Schmidt var i stand til at fokusere bølgernes vibrationsenergi for at konvergere på placeringen af ​​nanomagneten. De akustiske overfladebølger driver magnetiske oscillationer i nanomagneten med samme frekvens som bølgerne.

"Med den samme laserkraft, vi kan nu få ti gange mere signal, giver os mulighed for at se meget mindre nanomagneter, " sagde Schmidt. "Vi var i stand til at gå ned til 75 nanometer, hvilket er meget mere relevant for skalaen af ​​nanomagneter, der bliver brugt i enheder."

Forskerne udviklede også et gitterdesign, der genererer bølger i fire forskellige retninger og ved forskellige frekvenser fra en enkelt optisk impuls, sætter dem i stand til at excitere magnetiseringsdynamikken af ​​fire individuelle nanomagneter ved forskellige frekvenser, spænder fra 7 til 10 gigahertz. Nanomagnetiske oscillatorer er vigtige komponenter i mange nye "spintronic" -teknologier.

"Dette er en interessant måde at få disse mikrobølgesvingninger i gang, og det er noget, vi gerne vil forfølge videre, "Sagde Schmidt.