Snurra vågor, eller magnoner, som elementär excitation av magnetsystemet, kan överföra spinnvinkelmoment, vilket ger stora utsikter för icke-flyktiga, låg energiförbrukning, höghastighets- och småstora mikroelektroniska enheter under perioden efter Moore. Magnonics, omfattar generationen, transport och manipulation av magnoner, har blivit den senaste utvecklingsriktningen för spintronik och en framväxande disciplin inom fysik av kondenserad materia.

Under de senaste åren har Prof. /Au/YIG), en magnonkoppling (såsom YIG/NiO/YIG) och en magneto elektrisk separator som kan användas som magnongenerator och magnondetektor (såsom Pt/YIG/Pt), syftar till att använda rena elektriska metoder och förändring av de magnetiska strukturerna för att effektivt styra generering och transport av magnoner, så att realisera ett 100% överföringsomkopplings-av-förhållande för magnonströmmarna.

Därför, en ytterligare fördjupad förståelse av transportegenskaperna hos osammanhängande eller koherenta magnoner i en helt elektriskt isolerad magnonkoppling kommer att bli den viktigaste fysiska grunden för utvecklingen av praktiska magnoniska anordningar och kretsar i framtiden.

För att bättre förstå mekanismen för magnonsändning i magnonkopplingen från mikroskala, PHD -student YAN Zhengren, Docent WAN Caihua, och professor HAN Xiufeng studerade magnontransmissionen i sandwichstrukturen för ferromagnetisk isolator (FMI)/antiferromagnetisk isolator (AFI)/ferromagnetisk isolator (FMI) genom atomistiska simuleringar av spinnmodeller.

De fann att magnon junction effekt (MJE) eller magnon ventil effekt (MVE) kan reproduceras, visar den magnetiseringsberoende magnonsändningen. MJE och MVE härrör från polarisationen av spinnvåg.

I allmänhet, spin-up (spin-down) gitter kan endast rymma höger- (vänster-) handade cirkulärt polariserade magnoner. Medan endast högerhänt cirkulärt polariserade magnoner gynnas i FMI med magnetisering uppåt, både vänster- och högerhänta cirkulära polariseringar är tillåtna i AFI på grund av två snurr-motsatta galler. Denna urvalsregel får alltså den totala reflektionen av spinnvågor att inträffa när magnoner försöker diffundera till ett spinngitter, som inte stöder deras polarisering.

Till exempel, när högerhänta cirkulära magnoner exciterade i spin-up-området injiceras i spin-down-regionen, urvalsregeln skulle resultera i lågmagnonsändning över gränssnittet. Detta fenomen kallas magnonblockerande effekt, vilket visar att spinnvågspolarisationen spelar en viktig roll vid magnontransmission.

Vidare, de studerade teoretiskt spridningsbeteendet hos spinnvågor vid gränssnittet för en antiferromagnetiskt kopplad heterojunction. Det visas att spinnvågorna som passerar genom gränssnittet är förflyttande vågor och de infallande vågorna reflekteras alla tillbaka, visar en magnetiseringsberoende magnonblockerande effekt i denna struktur.

Resultatet indikerar att med ökningen av spinnvågsfrekvensen, sönderfallslängden minskar och den svängande vågen är mer koncentrerad vid gränssnittet, visar en magnonisk hudeffekt som liknar hudeffekten av elektromagnetiska vågor.

Vidare, ett positivt magnoniskt Goos-Hänchen-skifte av de reflekterade vågorna förutspåddes också. Det kan förstås genom ett effektivt reflektionsgränssnittsskifte som induceras av icke -noll -sönderfallslängden för de flyktiga vågorna.

Sammanfattningsvis, resultaten visar att den effektiva manipulationen av koherenta/inkoherenta magnoner med magnonkopplingar härrör från den inneboende kiraliteten hos magnoner i magnetiska material. Dessa upptäckter bekräftar den fysiska grunden för magnonenheter för att effektivt manipulera magnontransport, och ger en ny utvecklingsriktning och teknisk väg för utvecklingen av rena magnontyp och lagringsenheter.

Denna forskning publicerades i Phys. Rev B .