Magneto-szelep hatása mágneses szigetelőn alapul
Az információ tárolás és a logikai működés iránti igények kielégítése a poszt-moore-i korszakban a spintronic eszközök ígéretes fejlesztési irányokat biztosítanak a következő generációs mikroelektronikai készülékek fejlesztésében, kisebb méretű, nem felejtő, alacsony energiafogyasztással és nagy sebességgel. Ezek közül a spin szelep a különböző típusú spintronic eszközök magegysége. A centrifugaszelep általában két réteg ferromágneses fémből és egy nem mágneses közbenső rétegből álló szendvics-magszerkezetet tartalmaz, amely a két ferromágneses réteg között a spinpolarizációs elektronok miatt következik be. Úgy, hogy a készülék ellenállását a két ferromágneses réteg relatív orientációja modulálja. A nagy sűrűségű információ tárolására és érzékelőire, mint például a mágneses merevlemezekre, a mágneses véletlen hozzáférésű memóriákra és a szenzoros érzékelőkre széles körben használják a spin-szelep alapú helyiséghőmérséklet-óriás mágneses rezisztencia (GMR, 1988) és a mágneses érzékelők. A cikkben két tudós, a francia A. Fert és a német P. Grünberg nyerte el a 2007-es Nobel-díjat a fizikában, hogy felfedezzék az óriás mágneses rezisztencia (GMR) hatást.
A spin hullám a spin precessziós folyamat kollektív gerjesztett állapota a mágneses rendszerben. A kvantált kvazipartikulákat magnonoknak nevezik, és minden magneton egy Planck konstans spin angular momentumot hordoz. A hagyományos fémek spin-polarizált vezetési elektronjaihoz képest a spin-hullám alapú mágnesek a következő előnyökkel rendelkeznek: (1) A mágnesek átvitelének nincs hőelvezetése és alacsony csillapítási jellemzői, és nagy távolságokra forog. Jelentős előnyökkel jár az információ terjesztése; (2) A magnetonok ingadozási tulajdonságai mind amplitúdójú, mind fázisbeli jellemzőkkel rendelkeznek, amelyek áttörhetik a hagyományos von Neumann rendszer logikai és számítási felépítését, és a Moore korszak információin keresztül válhatnak. A feldolgozás egyik fontos módja; (3) A kondenzált anyag fizikájában a makroszkopikus kvantumhatások, mint például a szuperfluid, a szupravezetés, a Bose-Einstein kondenzátum és a mágnesességen alapuló Josephson szintén forró pontokká váltak. A mágneses spintronika vizsgálata során a mikrohullám a leggyakrabban használt gerjesztési és detektálási módszer. Azonban a mikrohullámú eszközök méretét nehéz elérni a miniatürizálás. Ezért a mágneses centrifugázó eszközöknek a félvezető-integrált áramkörökre való alkalmazására sürgősen szükség van az elektromos módszereken alapuló mágnesezési centrifugálási, modulációs és detektálási módszerek kifejlesztésére.
2012-től 2016-ig a kínai Tudományos Akadémia / Kínai Összeköttetett Fizikai Fizika Országos Fizikai Intézete, Han Xiufeng, a Nemzeti Mágneses Fő Mágneses Laboratórium vezette kutatócsoport egy magnetron sputtering technikát alkalmaz, hőmérsékleti hőkezelési folyamatot, hogy átvegyenek egy sor mintát. Az előkészítés és az optimalizálás leküzdeni azt a korlátozást, hogy a YIG csak egykristályos GGG szubsztrátumon előállítható. A Pt / YIG / Pt nehézfém / mágneses szigetelő / nehézfém ¬ (HM / MI) Si-SiO2 szubsztráton készült és készített. / HM) réteges heterosztruktúrákban, és először a Zhang Yifeng professzor csapata által az arizoni Egyetemen megfigyelt struktúrában a mágneses húzóhatást az elmélet alapján előrejelezték, ami a magnetonok gerjesztésének és továbbításának köszönhető. a YGT, a Pt réteg egyik oldala A töltés / centrifugálás áramlása a másik oldalon Pt rétegben át tudja húzni az ellenkező töltés / centrifugálást. Ez a munka megerõsíti, hogy a mágneses szigetelõ mágneses pörgetõs átviteli csatorna lehet
A közelmúltban Han Xiufeng kutatócsoportja innovatívan alkalmazta a YIG mágneses szigetelőket, mint mágneses elektródákat, az Au-t mint köztes réteget és a hetero-epitaxia növekedést a GGG szubsztrátumokon, hogy kiváló minőségű YIG / Au / YIG új mágneses szigetelőket / fémeket / Mágneses szigetelőt (MI / NM) / MI) - A magneto-szelep szerkezete, és a Magnon-szelep hatásának első megfigyelése és felfedezése ebben a szerkezetben, vagyis a két mágneses szigetelőréteg relatív mágnesezési irányának irányítása szabályozható Mágneses fluxus mérete. Először a két YIG réteg kristályszerkezetét finomították, hogy különböző kényszerítő erőket állítsanak elő párhuzamos párhuzamos relatív mágnesezési orientáció elérése érdekében; egy helyi áramfelvételi módszert alkalmaztunk a hőmérséklet gradiens létrehozására, és a hosszanti spin Seebeck-effektust alkalmaztuk a YIG-ok stimulálására. A mágneses fluxus a mágneses szelep mágneses alfolyamán keresztül képes elektromos mérést megvalósítani a spin-ellenes Hall-effektuson keresztül a Pt-ben; akkor megtalálja a mágneses alsó szelep hatását, vagyis a kétrétegű YIG viszonylagos orientációját a mágneses szelep mágneses hidrodinamikai fluxusának mérésével vezérelhetjük, ahol a sík és az anti-mágneses relatív magneto-szelep arány (MVR) - párhuzamos állapot a szobahőmérsékleten elérheti a 19% -ot; és kiderül, hogy a mágneses szelep arányának aránya főként a mágneses szigetelőtől függ. A magnetron-elektron spin konverziós hatékonyságának a fém felületen történő hőmérséklet függősége összhangban van az elméleti számítási eredményekkel; az Au spin diffúzióját úgy kapjuk meg, hogy a mágneses szubvalens és az Au vastagság arányát függeszti. A hossza 15,1 nm, ami megegyezik a spinszivattyús módszerrel kapott eredményekkel (Hao Wu és XF Han és munkatársai, Phys. Rev. Lett. 120 (2018) 097205, DOI: https://doi.org/10.11 03 / PhysRevLett.120.097205, A szerkesztők javaslata és kiemelt fizika].
A kutatási munka által készített YIG / Au / YIG, az új mágneses szigetelő / középső réteg / mágneses szigetelő (MI / NM / MI) mágneses szelep szerkezete önmagában spin információátvitel és logikai művelet. Az alapmágneses magtelefon-eszköz a mágneses alfolyamfolyamatokra, logikára, tárolására, diódákra, tranzisztorokra, hullámvezetőkre és kapcsolókra épülő mágneses alberendezések jövőbeni kutatásának és fejlesztésének anyagi és fizikai alapja. Ez azt mutatja, hogy a mágneses szigetelők spin-információs hordozóinak új mágneses szigetelői új spintronikus osztályának fontos alkalmazási lehetőségei vannak, és az anyagok, a fizika és az eszközök áttörése potenciálisan felgyorsítja az alacsony energiaigényű, újraírható új termékeket. illékony és nagyfrekvenciás számítógépes alapkészülékek. Ez a mágneses szelepszerkezet a már meglévő nagyszabású integrált áramköri eljárással is illeszkedik, amely hozzájárul a mágneses alállomások, a spintronikus eszközök és a félvezető mikroelektronikai eszközök jövőbeli integrált integrálásához és széles körű felhasználásához.
www.greatmagtech.com www.gme-magnet.com