Effett tal-valvola tal-manjetju bbażat fuq iżolatur manjetiku
Filwaqt li tiffaċċja l-ħtiġijiet tal-ħżin tal-informazzjoni u l-operazzjoni loġika f'età ta 'wara l-Moore, apparat spintronic jipprovdi direzzjonijiet promettenti għall-iżvilupp fl-iżvilupp ta' apparati mikroelettroniċi ta 'ġenerazzjoni li jmiss b'daqs iżgħar ta' ċellula, mhux volatili, b'konsum baxx ta 'enerġija u b'veloċità għolja. Fost dawn, il-valv ta 'spin huwa l-unità ċentrali ta' diversi tipi ta 'apparat spintronic. Il-valv ta 'spin normalment jinkludi struttura tal-qalba tas-sandwich li tikkonsisti f'żewġ saffi ta' metall ferromanjetiku u saff intermedju mhux manjetiku, minħabba elettroni ta 'polarizzazzjoni spin bejn iż-żewġ saffi ferromanjetiċi. Trasport, sabiex ir-reżistenza tat-tagħmir tkun modulata bl-orjentazzjoni relattiva taż-żewġ saffi ferromanjetiċi. L-apparat imħaddem b'temperatura għolja tal-kamra-temperatura bbażat fuq spin-valvola (GMR, 1988) u t-temperatura tal-kamra b'temperatura għolja (TMR, 1995) intuża ħafna f'ħażna ta 'informazzjoni ta' densità għolja u sensers bħal diski hard manjetiċi, u sensuri manjetiċi. Fl-artiklu, żewġ xjentisti, A. Fert ta 'Franza u P. Grünberg tal-Ġermanja, rebħu l-Premju Nobel tal-Fiżika għall-iskoperta tal-effett tal-magnetoresistance ġgant (GMR).
Il-mewġ spin huwa l-istat eċċitiv kollettiv tal-proċess ta 'preċessjoni tas-sinsla fis-sistema manjetika. Il-quasiparticles kwantifikati jissejħu magnetons, u kull magneton iġorr momentum angolari kostanti ta 'Planck. Meta mqabbla ma 'elettroni ta' konduzzjoni polarizzata bi spin f'metalli tradizzjonali, il-manjetoni bbażati fuq il-mewġ spin għandhom il-vantaġġi li ġejjin: (1) It-trasferiment ta 'manjetons m'għandu l-ebda dissipazzjoni tas-sħana u karatteristiċi ta' damping baxxi, u jduru f'distanzi twal. Hemm vantaġġi sinifikanti fit-tixrid ta 'l-informazzjoni; (2) Il-proprjetajiet ta 'varjazzjoni tal-magnetons għandhom karatteristiċi ta' amplitudni u fażi, li jistgħu jaqsmu l-loġika u l-arkitettura komputazzjonali tas-sistema von Neumann tradizzjonali, u jistgħu jsiru trasmissjoni ta 'informazzjoni wara l-Moore. Wieħed mill-modi importanti ta 'pproċessar huwa; (3) Effetti quantum makroskopiċi bħal superfluid, superkonduttività, kondensat ta 'Bose-Einstein u Josephson ibbażati fuq magnetism saru wkoll punti sħan f'fiżika ta' materja kondensata. Fl-istudju ta 'spintronics manjetiku, il-microwave huwa l-metodu ta' eċċitazzjoni u ta 'skoperta l-iktar użat. Madankollu, id-daqs tat-tagħmir tal-microwave huwa diffiċli biex tinkiseb il-minjaturizzazzjoni. Għalhekk, biex jiġu applikati mezzi ta 'spin manjetiċi għal ċirkuwiti integrati fuq skala ta' semikondutturi, hemm ħtieġa urġenti li jiġu żviluppati metodi ta 'eċċitazzjoni, modulazzjoni u metodi ta' skoperta ta 'manjetizzazzjoni bbażati fuq metodi elettriċi.
Mill-2012 sal-2016, it-tim ta 'riċerka immexxi minn Han Xiufeng, il-Laboratorju Prinċipali tal-Istat ta' Magnetics fl-Istitut Nazzjonali tal-Fiżika, Ċiniż Akkademja tax-Xjenzi / Ċentru Nazzjonali għall-Fiżika tal-Materja Kondensata, proċess tat-trattament tas-sħana tat-temperatura biex jgħaddi serje ta 'kampjuni. Il-preparazzjoni u l-ottimizzazzjoni jegħlbu l-limitazzjoni li l-YIG jista 'jitħejja biss fuq sottostrati ta' GGG ta 'kristall wieħed. Il-Pt / YIG / Pt metall tqil / iżolatur manjetiku / metall tqil ¬ (HM / MI) kien iddisinjat u ppreparat fuq sottostrat Si-SiO2. / HM), u għall-ewwel darba osservat fl-istruttura mit-tim tal-Professur Zhang Yifeng ta 'l-Università ta' Arizona, l-effett drag manjetiku kien imbassar mit-teorija, jiġifieri minħabba l-eċitazzjoni u t-trasmissjoni tal- il-YIG, naħa waħda tas-saff ta 'Pt Il-fluss tat-tnixxija / spin jista' jkaxkar il-fluss tat-tidwir / spin fl-oħra tas-saff ta 'Pt. Dan ix-xogħol jikkonferma li l-iżolatur manjetiku jista 'jaġixxi bħala kanal ta' trażmissjoni għal spins tal-kalamita
Riċentement, it-tim ta 'riċerka ta' Han Xiufeng adotta b'mod innovattiv iżolaturi manjetiċi YIG bħala elettrodi manjetiċi, Au bħala saff intermedju, u tkabbir eteroepitaxjali fuq substrati GGG biex jipproduċu iżolaturi / metalli / Insulator Magnetic ta 'kwalità għolja YIG / Au / YIG (MI / NM / MI) - L-ewwel osservazzjoni u l-iskoperta tal-effett tal-Valv Magnon f'din l-istruttura, jiġifieri l-orjentazzjoni tad-direzzjoni tal-manjetizzazzjoni relattiva ta 'żewġ saffi ta' iżolament manjetiku jistgħu jiġu kkontrollati daqs tal-fluss manjetiku. L-ewwel, irfinaw l-istruttura tal-kristall ta 'żewġ saffi ta' YIG biex jipproduċu forzi koersivi differenti biex tinkiseb orjentazzjoni relattiva ta 'manjetizzazzjoni anti-parallela; metodu ta 'tisħin kurrenti lokali ntuża biex jiġġenera xaqliba ta' temperatura, u effett ta 'Seebeck ta' spin lonġitudinali ntuża biex jistimula l-fluss manjetiku ta 'YIG, permezz tas-sotto-fluss manjetiku tas-subvalvula manjetika, tista' tirrealizza kejl elettriku permezz tal-effett Hall anti-spin f'Pt; allura ssib l-effett tas-sotto-valv manjetiku, jiġifieri l-orjentazzjoni relattiva tal-YIG b'żewġ saffi tista 'tiġi kkontrollata permezz tad-daqs tal-fluss Magnetoidrodinamiku tal-valv manjetiku, fejn il-proporzjon relattiv tal-magneto-valvola (MVR) - L-istat parallel fit-temperatura tal-kamra jista 'jilħaq 19%; u juri li l-proporzjon tal-proporzjon tal-valv manjetiku jiddependi prinċipalment fuq l-iżolatur manjetiku / Id-dipendenza fit-temperatura tal-effiċjenza tal-konverżjoni tal-magnetron-electron spin fl-interface tal-metall hija konsistenti mar-riżultat teoretiku tal-kalkolu; id-diffużjoni ta 'spin ta' Au hija miksuba billi twaħħal id-dipendenza tal-proporzjon tas-subvalve manjetika u l-ħxuna Au. It-tul huwa 15.1 nm, li huwa konsistenti mar-riżultati miksuba mill-metodu tal-pompa tas-sinsla [Hao Wu u XF Han et al., Phys. Rev Lett. 120 (2018) 097205, DOI: https://doi.org/10.11 03 / PhysRevLett.120.097205, 'Jissuġġerixxi & Jippreżenta fil-Fiżika' tal-Edituri.
Il-YIG / Au / YIG, l-istruttura ta 'iżolatur manjetiku ġdid / struttura manjetika tal-iżolatur manjetiku (MI / NM / MI) imħejjija minn dan ix-xogħol ta' riċerka hija fiha nfisha trasferiment ta 'informazzjoni spin u operazzjoni loġika. L-apparat taċ-ċellula bażika bażika ta 'tip manjetiku huwa wkoll il-bażi materjali u fiżika għar-riċerka u l-iżvilupp futuri ta' sub-apparati manjetiċi bbażati fuq ċirkuwiti manjetiċi ta 'sub-fluss, loġika, ħażna, dijodi, transisters, waveguides u swiċċijiet. Dan juri li klassi ġdida ta 'strumenti ċentrali spintronics b'iżulaturi manjetiċi bħala ġarriera ta' informazzjoni spin f'iżolaturi manjetiċi għandha prospetti ta 'applikazzjoni importanti, u skoperti f'materjali, fiżiċi u mezzi potenzjalment se jaċċelleraw enerġija baxxa, rewritable, It-twelid ta' tagħmir volatili u ta 'frekwenza għolja tal-qalba tas-serje tal-kompjuter. U din l-istruttura tal-valv manjetiku tista 'tkun imqabbla mal-proċess eżistenti taċ-ċirkwit integrat fuq skala kbira, li jikkontribwixxi għall-integrazzjoni futura integrata u l-utilizzazzjoni estensiva ta' sub-apparati manjetiċi, apparat spintronic u apparat mikro-elettroniku semikonduttur.
www.greatmagtech.com www.gme-magnet.com