Cada vez es más difícil responder a las demandas de la sociedad de la información en rápido crecimiento debido a fallas causadas por el aumento de la temperatura de los chips en los chips cada vez más integrados utilizados por los últimos dispositivos electrónicos basados en materiales semiconductores. Por lo tanto, el desarrollo del spinLos circuitos integrados de onda IC, que pueden realizar el procesamiento de información con una generación mínima de calor manipulando el espín solo en lugar de mover electrones, han estado llamando la atención. Dentro de este campo, las ondas de espín transmitidas a través de una película aislante magnética tienen la ventaja de que la pérdida de energía eses posible la transmisión a pequeña y larga distancia. Por otro lado, para transmitir ondas de espín dentro de una película aislante magnética, antes era necesario unir partes de imán permanente relativamente grandes a la película aislante magnética, lo cual era un problema para realizar el espíncircuitos integrados de onda
Taichi Goto de la Universidad Tecnológica de Toyohashi y Caroline Ross del Instituto de Tecnología de Massachusetts y otros colaboraron para crear una película monocristalina de granate de hierro de itrio YIG, que es bien conocida como un aislante magnético, en múltiples sustratos,y transmiten las ondas de giro. Luego, se estudió la influencia de la magnitud del estrés en la película aislante magnética sobre una onda de giro. Como resultado, se reveló que si la magnitud del estrés es grande, las ondas de giro se transmiten incluso si ellos imanes permanentes adjuntos son pequeños o débiles. Esto se debe a que si hay tensión en la película aislante magnética, tiene el mismo efecto que colocar imanes permanentes débiles muy cerca.
Según el profesor asistente Goto, "YIG es uno de los materiales más notables en los últimos tiempos, y nuevos dispositivos y nuevos fenómenos que utilizan esta tecnología, incluidas las ondas de giro, se están descubriendo uno tras otro. Entre estos descubrimientos, estamos liderando el mundoen el desarrollo de circuitos integrados de ondas de giro utilizando YIG. En el pasado, la relación entre la respuesta magnética estática creada por el estrés y la respuesta dinámica que indica el comportamiento de las ondas de giro en la película YIG no se entendió bien. Esta importante pieza de desarrollo era lo que queríamosponer en marcha con esta investigación "
Takuya Yoshimoto, investigador de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia JSPS, que trabajó en la formación de las muestras, comentó: "Esta investigación arrojó una ecuación que representa la relación entre el estrés y las ondas de espín en las películas aislantes magnéticas. Este no es solo un paso muy importante hacia la realización de circuitos integrados de ondas de espín, sino que también acelera la I + D en propiedades magnéticas de alta frecuencia en la banda de GHz, incluidas las ondas de espín y los materiales magnéticos en las escalas nano y micro ".
En esta investigación, se formó una película delgada YIG con un grosor de aproximadamente 100 nm en tres sustratos de granate con la misma estructura de granate que YIG pero con constantes de celosía diferentes utilizando deposición láser pulsada, y se utilizó para investigar la estructura cristalina, la deformación cristalina,y magnitud del estrés. Se formó un par de electrodos para excitar y detectar ondas de espín en el YIG fabricado usando litografía de haz de electrones, y se midió la relación entre el campo magnético externo y la frecuencia de propagación de la onda de espín. La ecuación de dispersión del espínSe calculó la onda, incluido el cambio en la anisotropía magnética debido a la deformación del cristal, y se confirmó que los resultados calculados eran casi iguales a los resultados medidos. Además, al cambiar la magnitud de la deformación generada, el tamaño del imán requerido para excitarla onda de rotación se pudo reducir aproximadamente 2.5 veces en comparación con el caso sin tensión. Como resultado, toda la onda de rotación IC se puede miniaturizar,y el dispositivo puede fabricarse en un chip.En el futuro, el equipo de investigación aplicará el dispositivo de interferencia de fase de entrada múltiple / salida de onda giratoria de esta técnica a dispositivos de onda giratoria reales, con el objetivo inicial de demostrar la función de un CI de onda giratoria fabricado en un chip.
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Materiales proporcionados por Universidad Tecnológica de Toyohashi . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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