傳統(tǒng)的CMOS器件工藝在歷經(jīng)幾十年的發(fā)展后,現(xiàn)在已經(jīng)進入了瓶頸期,低能耗與高集成度的矛盾限制了CMOS技術的進一步發(fā)展。而自旋波因其本身在磁性絕緣體材料的傳播過程中沒有焦耳熱以及納米尺度的波長范圍等優(yōu)良特性,在信息傳輸和數(shù)據(jù)處理等方面被給予了厚望。和電磁波類似,要引導自旋波的傳播必須要有一個相應的磁結構,即自旋波波導。目前來看,用磁疇壁當作自旋波的波導是一個比較好的選擇,其原因有下面兩點:（1）磁疇壁相當于一個勢阱,在頻率合適的時候,自旋波會被束縛在里面?zhèn)鞑?能耗較低;（2）磁疇壁僅需一個很小的外磁場就可以被移動,這個特性使得自旋波的操控更加方便。目前實驗上對自旋波進行探測應用比較多的就是布里淵光散射技術（BLS）,但是這項技術也存在著一些缺陷,BLS基于精密的光學儀器,成本較高且占地面積很大,無法在磁疇壁外面探測磁疇壁里面自旋波的信息。而本文主要針對在磁疇壁中傳播的自旋波,提出了一種對其頻率和波矢進行探測的新方法。本文所要講述的工作主要總的來說包含了下面的兩個方向:一是通過理論計算自旋波之間three-magnon的非線性效應;二是通過微磁學模擬對我們提出的理論方案進行仿真與驗證。論... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁振子學的概念圖

榴石做的自旋波波導，下層是基底用來通電流當作輸入。Scheneider 發(fā)現(xiàn)自旋波的相位與電流強度成正比[40]，所以他們選取一個與不加電流時自旋波相位差為π的電流當作輸入。如圖 1-2(c)所示，如果兩個輸入端同時處于關閉或者開啟狀態(tài)，即兩個輸入端的邏輯態(tài)為‘0’和‘0’或‘1’和‘1’，這時候，上下兩個條帶中自旋波的相位差為 0，兩個自旋波會發(fā)生相干干涉，最后輸出的自旋波幅度較大，即邏輯‘1’；如果一個輸入端處于開啟狀態(tài)，一個輸入端處于關閉狀態(tài)，即兩個輸入端的邏輯態(tài)為‘1’和‘0’，這時候，上下兩個條帶中自旋波的相位差為π，發(fā)生相消干涉，最后輸出的自旋波幅度較小，即邏輯‘0’。就在同一年，Lee 等人[41]提出了一種納米尺度新型邏輯門器件，如圖 1-2(b)所示，其中黃色部分是坡莫合金用來做自旋波波導，中間部分是一個導體用來通電流當作輸入，他們用微磁模擬的方法驗證了非門的邏輯，如圖 1-2(d)所示，在中間導體不通入電流的時候，即輸入是邏輯‘0’，這時候上下兩個分支里面的自旋波仍然是同相位的，輸出的邏輯態(tài)為‘1’； 在中間導體通入大小為2×1011A/m2電流的時候，即輸入是邏輯‘1’，這時候上下兩個分支里面的自旋波的相位是相反的，輸出的邏輯態(tài)為‘0’。其他的邏輯，譬如或非門和與非門也被 Lee 等人用微磁學模擬進行了驗證[41]。

用微磁學模擬的方法驗證了他們的想法，并沒有實驗上的論證。在 2014 年，Vogt等人[42]在實驗上構建了一個的 Y 型的樣品，實現(xiàn)了在納米尺度對自旋波的操控。如圖 1-3(a)所示，Y 型結構的最上層是厚度為30nm，寬度為2μm的坡莫合金(Py)用來當作自旋波的波導；最下層是厚度為50nm，寬度為3μm的金(Au)，用來控制電流從最下層的金流向 Y 型結構的左邊或者右邊；同時為了防止電流直接流向磁性層，這里在坡莫合金和金中間加了一層50nm厚氧化鎂(MgO)當作絕緣體；在 Y 型區(qū)域下方利用微波天線來產(chǎn)生自旋波。Vogt 等人在實驗中發(fā)現(xiàn)，對于一個面內磁化的薄膜來說，當自旋波的波矢與平面內的磁矩方向垂直的時候，自旋波的速度最大，即自旋波更傾向于沿著與磁矩垂直的方向傳播[42]。當不通入電流的時候，Y 型結構里面磁矩是沿著波導的方向分布的，而當我們給下面和左邊分支或者右邊分支通入電流的話，電流所產(chǎn)生的奧斯特場就會改變局部的磁矩分布，使其垂直于波導的方向，這樣自旋波就會更傾向于沿著左邊或者右邊分支進行傳播，如圖 1-3(c)和(d)所示。而當關閉電流，只加一個橫向的磁場的時候，Y 型結構里面的磁矩就會橫向分布，這樣只有下面的小部分是與自旋波的波矢垂直的，因此，自旋波的傳播就會在 Y 型結構的交叉點處被抑制。


本文編號：3047328