Chipsutveckling kompliceras av de stigande temperaturerna i moderna elektroniska enheter baserade på halvledarmaterial. Därför, utvecklingen av snurrvågsintegrerade kretsar (IC:er) som kan utföra informationsbehandling genom att manipulera spinn, snarare än värmeproducerande elektronrörelser, har fått uppmärksamhet. Inom detta område, spinnvågor som sänds genom en magnetisk isolatorfilm visar låg energiförlust och möjliggör långdistansöverföring. Å andra sidan, för att överföra spinnvågor i en magnetisk isolatorfilm, det var tidigare nödvändigt att fästa relativt stora permanentmagneter på magnetisoleringsfilmen, vilket var ett problem för att förverkliga snurrvågs -IC:er.

Taichi Goto vid Toyohashi University of Technology och Caroline Ross från Massachusetts Institute of Technology och andra samarbetade för att skapa en enkristallin yttriumjärngranatfilm (YIG) som en magnetisk isolator på flera underlag, och överför spinnvågorna. Därefter studerade de påverkan av storleken på spänningen i magnetisoleringsfilmen på en snurrvåg. Som ett resultat, de fann att om storleken på spänningen är stor, spinnvågor överförs även om de anslutna permanentmagneterna är svaga. Detta beror på att om det finns spänning i magnetisoleringsfilmen, det har samma effekt som att placera svaga permanentmagneter i närheten.

Enligt biträdande professor Goto, "YIG är ett av de mest anmärkningsvärda materialen på senare tid, och nya enheter och nya fenomen som använder denna teknik, inklusive spinnvågor, upptäcks en efter en. Bland dessa upptäckter, vi är världsledande när det gäller att utveckla IC -spinnvågor med hjälp av YIG. Förr, sambandet mellan det statiska magnetiska svaret som skapas av stress och det dynamiska svaret som indikerar beteendet hos spinnvågor i YIG -film var inte väl förstådt. Den här viktiga utvecklingsbiten var vad vi ville införa med denna forskning. "

Takuya Yoshimoto, en stipendiat vid Japan Society for the Promotion of Science (JSPS), som arbetade med att bilda proverna, sa, "Denna forskning har gett en ekvation som representerar förhållandet mellan stress och spinnvågor i magnetiska isolatorfilmer. Detta är inte bara ett mycket viktigt steg mot förverkligandet av spinnvågs -IC:er utan också accelererar FoU på högfrekventa magnetiska egenskaper i GHz -bandet inklusive spinnvågor och magnetiska material i nano- och mikrovågarna. "

I denna forskning, en YIG -tunn film med en tjocklek av cirka 100 nm bildades på tre granatunderlag med samma granatstruktur som YIG men olika gitterkonstanter med pulserad laseravsättning, och användes för att undersöka kristallstruktur, kristallstam, och stressstorlek. Ett par elektroder för spännande och detekterande spinnvågor bildades på den tillverkade YIG med elektronstrålelitografi, och förhållandet mellan det yttre magnetfältet och spinnvågans utbredningsfrekvens mättes. Spinnvågans dispersionsekvation inklusive förändringen i magnetisk anisotropi på grund av kristallspänning beräknades, och det bekräftades att de beräknade resultaten var nästan lika med de uppmätta resultaten. Också, genom att ändra storleken på den genererade stammen, storleken på magneten som krävs för att excitera spinnvågan kunde reduceras med cirka 2,5 gånger jämfört med fallet utan belastning. Som ett resultat, hela spinnvågens IC kan miniatyriseras, och enheten kan tillverkas på ett chip. I framtiden, forskargruppen kommer att tillämpa spin-wave multi-input/output fasinterferensanordningen för denna teknik på riktiga spin-wave-enheter, med det inledande syftet att demonstrera funktionen hos en spinnvåg IC tillverkad på ett chip.