Магнитоэлектрический усилитель спиновых волн
На данный момент спинтроника понимается как электроника поляризованных по пояснице токов. Но наровне с этим существует и другие вероятные технические ответы, например, подход, основанный на применении в логических устройствах спинтроники спиновых волн.
нуль и Единица в таких устройствах кодируются сдвигом фаз 0 и ?, соответственно, довольно некоей опорной волны. В отличие от поляризованного по пояснице тока, в котором информация о начальной спиновой поляризации сохраняется при распространении в ферромагнетике на длины не больше микрометра, спиновые волны при комнатных температурах смогут оставаться когерентными на расстояниях впредь до миллиметра, что делает их привлекательными для применения в спиновых вычислениях.
Но спиновые волны имеют один значительный недочёт – амплитуда волны, распространяющейся в среде, экспоненциально затухает с расстоянием благодаря магнон-фононного, магнон-магнонного и других видов рассеяния. самый естественным методом компенсировать данный недочёт есть введение в интегральные схемы дополнительных элементов – усилителей спиновых волн. В недавней статье предлагается создать таковой усилитель на базе магнитоэлектрического результата.
Рис. 1. а – Магнитоэлектрический элемент на базе композитной среды: магнитострикционный материал (к примеру, ферромагнетики CoFe, NiFe) и механически связанный с ним слой пьезоэлектрика (к примеру, титанат-цирконат свинца); б – процесс раскачки колебаний в спиновой волне при повороте легкой оси намагничивания на 90 градусов
Схема устройства продемонстрирована на рис. 1a. Оно представляет собой слоистую структуру из кремниевой подложки, пленки из проводящего ферромагнитного материала, в котором и распространяются спиновые волны, и пьезоэлектрического слоя с железным затвором.
Приложение напряжения к железному затвору приводит к деформации пьезоэлектрического слоя и сцепленного с ним слоя ферромагнетика. В следствии в слое ферромагнетика, благодаря магнитострикции, ось анизотропии может поменять направление на 90 градусов (рис. 1б).
Это одна из разновидностей магнитоэлектрического результата, замечаемого в композитных средах.
В случае если изменять напряжение на затворе синхронно с колебаниями в спиновой волне возможно расширить амплитуду колебаний на пара порядков (процесс, напоминающий раскачку колебаний маятника). Усиление спиновых волн в таком приборе разрешает расширить длину затухания в десятки раз до нескольких сотен микрометров.
А.Пятаков