物理科技生物学-PHYICA

建立促进高强度宽带自旋波的基本结构

物理学 2022-12-12 23:59:03

由丰桥工业大学制作 在顶部电极和金属之间有一个磁性绝缘体,所有的绝缘体都位于硅衬底的顶部

学分:丰桥工业大学 包括丰桥工业大学助理教授后藤泰志在内的研究团队进行了模拟,证明使用结合了半导体硅(Si)和磁性绝缘体钇铁石榴石(YIG)的衬底可以实现一种有助于激发和检测高强度宽带自旋波的元素,即使像芯片一样小型化

人们希望自旋波可以用于下一代超低能耗设备,因为它们通过不允许电流通过的磁绝缘体传输

同时,人们认为它可以与普遍和广泛使用的半导体器件相结合,并且该研究可以作为具有该目的的衬底技术和材料开发的指标

这项研究是由博士联合进行的

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候选人森喜朗、藤口拓实、后藤台基助理教授、中村优一副教授、林庞博教授、丰桥工业大学井上光雄客座教授,以及信越化学首席研究员渡边俊树和圣彼得堡电工大学教授亚历山大·乌斯蒂诺夫

细节 人们希望自旋波可以用于下一代超低能耗设备,因为它们通过不允许电流通过的磁性绝缘体yt trium铁石榴石(YIG)传输

正在俄罗斯、德国、美国、日本和世界其他国家进行使用自旋波的逻辑操作元素的演示

丰桥工业大学正在研究如何将自旋波装置做得更小,并将其小型化到芯片大小

当小型化自旋波装置时,有必要使激发自旋波的基本结构变小

然而,随着研究的进展,很明显,简单地使现有结构变小会导致激发的自旋波具有窄带宽和低强度

这与激发自旋波的元件的电极结构有关

激发自旋波的元件由两个电极和YIG组成

发现这两个电极需要形成在YIG薄膜的正面和背面,才能激发高强度的宽带自旋波

然而,在最近的自旋波器件研究中,YIG薄膜的厚度从几微米到几纳米不等,使得它们非常薄,不可能简单地在两面制作电极,因为薄膜会破裂

因此,本文提出了一种金属上YIG(YOM)结构,其中1微米厚的YIG膜通过金属附着在硅(硅)上

因为当使用YOM衬底时,电极已经存在于YIG的背面,所以可以通过在正面创建另一个电极来制造激发自旋波的元件

模拟这种结构表明,有可能产生一种激发自旋波的元件,其功能指数是传统电极结构的两倍以上,从而获得更宽的频率带宽和更高的强度

未来展望 所提出的YOM结构形成在硅衬底的顶部,因此它被认为将加速利用磁体的自旋波器件和利用半导体的电子器件的结合研究

基于这些模拟的结果,丰桥工业大学计划与专门从事Si和YIG材料开发的信越化学和专门从事自旋波元件开发的圣彼得堡电工大学合作,开发实际的YOM衬底和自旋波元件

最后,目标是通过使自旋波元件的强功能补充使用半导体的电子电路的弱功能来开发全面优秀的器件系统

这项研究发表在《物理杂志D:应用物理》上

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