En modell av en spinnvågsenhet som förverkligats genom att kombinera yttriumjärngranat, guld och koppar. 'Stoppband, 'som inte tillåter spinnvågor med specifika frekvenser att passera, ställts ut. Upphovsman:Toyohashi University of Technology
En forskargrupp som leds av assisterande professor Taichi Goto vid Toyohashi University of Technology har, för första gången, demonstrerade stoppband som förhindrar utbredning av specifika frekvenskomponenter i spinnvågor framåt. Dessa överförs genom magnetiska isolatorer utan strömflöde, och kan tillämpas på nästa generation av integrerade kretsar (IC).
Vidare, bland spinnvågorna som har bekräftats, spinnvågor framåt volym är de mest lämpliga för informationsöverföring i IC -chips, och det finns höga förväntningar på deras tillämpning. Dock, tills nu, bruset i spinnvågorna framåt var stort, och stoppbanden, som är bland de grundläggande fysiska fenomenen, kunde inte observeras. I denna demonstration, en magnetisk isolator kombinerades med metall för att undertrycka bruset i spinnvågor framåt, och uttrycket av stoppband bekräftades experimentellt.
Denna forskning genomfördes gemensamt av biträdande professor Taichi Goto, Ph.D. student Kei Shimada, Docent Yuichi Nakamura, Professor Hironaga Uchida, och professor Mitsuteru Inoue från Toyohashi University of Technology. Dessutom, proverna som användes för experimentet bereddes under ett gemensamt forskningsinitiativ med Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
På grund av ökade energitätheter som åtföljer ökad integration, chiptemperaturerna har blivit höga, orsakar defekter. Därför, utvecklingen av spinnvågs IC -chips som kan bearbeta information genom att överföra spinn snarare än elektroner skulle kraftigt minska värmegenereringen. Specifikt, spinnvågor som reser genom magnetiska isolatorer har fördelen med låg energiförlust och långdistansöverföring. Vidare, bland spinnvågorna vars existens har bekräftats, spolvågor framåt volym som sänder i alla riktningar sägs vara mest lämpade för IC:er eftersom de kan kopplas diagonalt eller i krökta former såväl som linjärt. Å andra sidan, dessa spolvågor framåt volym är bullriga, och flera grundläggande spinnvågsfenomen har ännu inte påvisats. Demonstration av dessa grundläggande principer är oumbärlig för utvecklingen av IC -chips och har blivit en viktig fråga.
Spinnvågorna flödar genom yttrium -järngranetten (YIG) från ingångsterminalen till utgångsterminalen. Båda ändarna var täckta med guld för att undertrycka brus och koppar anordnades i ränder för att förhindra utbredning av spinnvågor av specifika frekvenser. Upphovsman:Toyohashi University of Technology
Nu, en forskargrupp som leds av Taichi Goto vid Toyohashi University of Technology rapporterar att de kombinerade en yttrium -järngranat (YIG) - en enkelkristalloxid som är känd som en magnetisk isolator - med två metaller (guld och koppar) för att dämpa buller. Genom detta tillvägagångssätt, forskargruppen kunde för första gången bekräfta uttrycket av stoppband i spinnvågor framåtvolym.
I denna forskning, de utarbetade ett system som kunde simulera utbredningen av spinnvågor med hjälp av en tredimensionell modell (figur 1) med samma skala som riktiga spinnvågor. Med hjälp av detta system, en provstruktur bestämdes där bullret var litet och i vilket stoppband, som är ett av de grundläggande spinnvågsfenomenen, skulle komma till uttryck. Ett stoppband tillåter inte att spinnvågskomponenter med en specifik frekvens passerar igenom, och stoppband uttrycks också i andra vågor såsom elektromagnetiska vågor inklusive ljus.
Nästa, prover placerades så nära simuleringen som möjligt. Figur 2 visar ett prov framställt med användning av material från Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Båda ändarna av yttrium-järn-granaten (som bearbetades till en trådform) var täckta med guldfilm för att undertrycka bullerbildning, och genom att arrangera en kopparfilm i ränder som ett övergångsställe, forskargruppen försökte hindra spridning av specifika frekvenser. Spinnvågor med olika frekvenser passerade genom detta prov och överföringsegenskaperna mättes. Som ett resultat, stoppband uttrycktes som visas i figur 3. Genom att jämföra dessa med egenskaperna hos prover utan randarrangerat koppar, forskarna observerade att uttrycket av stoppband beror på den randarrangerade kopparen. Också, försöksresultaten och beräkningsresultaten stämmer väl överens. Resultaten kan förutses genom simulering före experiment, vilket leder till potentialen för effektiv spinnvåg IC -utveckling.
Ett fall där det inte finns någon kopparremsstruktur (blå cirkelpunkt) jämförs med de andra fallen (röd cirkelpunkt), och det kan ses att stoppbandet uttrycks genom införande av randstrukturen. Dessutom, de erhållna experimentella resultaten (cirklar) överensstämmer väl med beräkningsresultaten (heldragna linjer). Från detta, det är nu möjligt att exakt förutse resultaten genom beräkning före experiment. Upphovsman:Toyohashi University of Technology
De lovande resultaten av denna forskning kan användas för applikationer som spinnvågsfilter i spinnvågs IC -chips i framtiden. Dessutom, de kan också användas för att bromsa överföringshastigheten för spinnvågor och för att styra färdriktningen, bidrar till utvecklingen av mindre chips som kan tätare bearbeta information.
