Kesan Magneto-valve berdasarkan penebat magnet
Menghadapi keperluan penyimpanan maklumat dan operasi logik dalam era post-Moore, peranti spintronic memberikan arah pembangunan yang menjanjikan dalam pembangunan peranti mikroelektronik generasi akan datang dengan saiz sel yang lebih kecil, penggunaan tidak berkesinambungan, penggunaan kuasa yang rendah, dan kelajuan tinggi. Di antara mereka, injap spin adalah unit teras pelbagai jenis peranti spintronic. Injap spin selalunya termasuk struktur teras sandwic yang terdiri daripada dua lapisan logam feromagnetik dan lapisan pertengahan tanpa magnet, kerana elektron polarisasi spin antara dua lapisan ferromagnetik. Pengangkutan, supaya rintangan peranti dimodulasi oleh orientasi relatif dari dua lapisan ferromagnetik. Alat magnetoresistance gergasi suhu bilik (GMR, 1988) dan alat magnetoresistance terowong suhu bilik (TMR, 1995) telah digunakan secara meluas dalam penyimpanan maklumat dan sensor ketumpatan tinggi seperti cakera keras magnetik, kenangan akses rawak magnetik, dan sensor magnetik. Dalam artikel itu, dua saintis, A. Fert dari Perancis dan P. Grünberg dari Jerman, memenangi Hadiah Nobel 2007 dalam fizik untuk penemuan kesan magnetoresistance gergasi (GMR).
Gelombang putaran adalah keadaan kolektif yang teruja dari proses precession spin dalam sistem magnetik. Quasipartikel kuantitatif disebut magneton, dan setiap magneton membawa momentum sudut spin malar Planck. Berbanding dengan elektron konduksi polarisasi dalam logam tradisional, magnetik berasaskan spin-gelombang mempunyai kelebihan berikut: (1) Pemindahan magnet tidak mempunyai pelesapan haba dan sifat redaman rendah, dan berputar pada jarak yang jauh. Terdapat kelebihan penting dalam penyebaran maklumat; Ciri-ciri fluktuasi magneton mempunyai ciri-ciri amplitudo dan fasa, yang boleh memecah arsitektur logik dan komputasi sistem von von Neumann tradisional, dan boleh menjadi transmisi maklumat pasca Moore. Salah satu cara pemprosesan penting ialah; (3) Kesan kuantum makroskopik seperti superfluid, superkonduktiviti, kondensat Bose-Einstein, dan Josephson berdasarkan kemagnetan juga menjadi titik panas dalam fizik bahan pekat. Dalam kajian spintronics magnet, gelombang mikro adalah kaedah pengujaan dan pengesanan yang paling biasa digunakan. Walau bagaimanapun, saiz alat gelombang mikro sukar untuk mencapai pengurangan. Oleh itu, untuk memohon peranti putaran magnet ke litar bersepadu skala semikonduktor, terdapat keperluan mendesak untuk membangunkan pengujaan spin magnetisasi, modulasi, dan kaedah pengesanan berdasarkan kaedah elektrik.
Dari tahun 2012 hingga 2016, pasukan penyelidikan yang diketuai oleh Han Xiufeng, Makmal Utama Negeri Magnetik di Institut Fizik Kebangsaan, Akademi Sains Cina / Pusat Kebangsaan untuk Fiskal Matter Fizik, China, menggunakan teknik spontan magnetron yang digabungkan dengan teknologi tinggi, proses rawatan haba suhu untuk lulus siri sampel. Penyediaan dan pengoptimuman mengatasi had yang YIG hanya boleh disediakan pada substrat GGG tunggal kristal. Pt / YIG / Pt logam berat / penebat magnet / logam berat ¬ (HM / MI) telah direka dan disediakan pada substrat Si-SiO2. / HM) heterostructures berlapis, dan untuk kali pertama diperhatikan dalam struktur oleh pasukan Profesor Zhang Yifeng dari University of Arizona, kesan seret magnet telah diramalkan oleh teori, yang disebabkan oleh pengujaan dan penghantaran magneton dalam YIG, satu sisi lapisan Pt Ubat / aliran putaran boleh menyeret aliran bertentangan / aliran putaran pada lapisan Pt sisi yang lain. Kerja ini mengesahkan bahawa penebat magnetik boleh bertindak sebagai saluran penghantaran untuk berputar magnet
Baru-baru ini, pasukan penyelidikan Han Xiufeng telah mengguna pakai penebat magnetik YIG sebagai elektrod magnetik, Au sebagai lapisan perantaraan, dan pertumbuhan heteroepitaxial pada substrat GGG untuk menghasilkan penebat magnetik baru / YIG / Au / YIG berkualiti tinggi / Magnetic Insulator (MI / NM / MI) - Struktur magnetik injap, dan pemerhatian pertama dan penemuan kesan Magnon Valve dalam struktur ini, iaitu orientasi arah magnetisasi relatif dua lapisan penebat magnet boleh dikawal saiz fluks Magnetik. Pertama, mereka menapis struktur kristal dua lapisan YIG untuk menghasilkan daya paksaan yang berbeza untuk mencapai arah orientasi relatif anti-selari; kaedah pemanasan semasa tempatan digunakan untuk menghasilkan kecerunan suhu, dan kesan spektrum Seebeck membujur digunakan untuk merangsang YIG's The fluks magnet, melalui sub-stream magnetik sub-injap magnet, dapat merealisasikan pengukuran elektrik melalui kesan Hall anti-spin di Pt; maka ia mendapati kesan sub-injap magnet, iaitu, orientasi relatif YIG dua lapisan boleh dikawal melalui saiz fluks Magnetohydrodynamic dari injap magnet, di mana nisbah magneto-injap relatif (MVR) dari rata dan anti - keadaan selari di suhu bilik boleh mencapai 19%; dan ia mendedahkan bahawa nisbah nisbah injap magnet terutamanya bergantung kepada penebat magnet / Ketergantungan suhu kecekapan penukaran spin magnetron-elektron pada muka logam adalah selaras dengan hasil pengiraan teori; penyebaran spin Au diperolehi dengan bergantung ketergantungan nisbah ketebalan magnet dan ketebalan Au. Panjangnya ialah 15.1 nm, yang konsisten dengan hasil yang diperolehi oleh kaedah pam spin [Hao Wu dan XF Han et al., Phys. Wahai Lett. 120 (2018) 097205, DOI: https://doi.org/10.11 03 / PhysRevLett.120.097205, Cadangan dan Unggah Editor dalam Fizik].
YIG / Au / YIG, penebat magnetik baru / lapisan pertengahan / magnetik penebat magnetik (MI / NM / MI) yang disediakan oleh kerja penyelidikan ini sendiri adalah pemindahan maklumat spin dan operasi logik. Peranti sel teras utama jenis magnetik juga merupakan bahan dan asas fizikal untuk penyelidikan dan pembangunan sub-peranti magnetik berdasarkan litar, logik, penyimpanan, diod, transistor, pandu gelombang, dan suis magnet. Ia menunjukkan bahawa satu kelas baru alat-alat teras spintronics dengan penebat magnet sebagai pembawa maklumat spin dalam penebat magnet mempunyai prospek aplikasi yang penting, dan terobosan dalam bahan, fizik, dan peranti berpotensi mempercepatkan tenaga rendah, boleh tulis semula, peranti teras siri komputer berkelajuan tinggi dan tidak menentu. Dan struktur injap magnet ini boleh dipadankan dengan proses litar bersepadu berskala besar yang sedia ada, yang menyumbang kepada integrasi masa depan yang bersepadu dan pemanfaatan luas alat-alat magnet, peranti spintronic dan peranti mikroelektronik semikonduktor.
www.greatmagtech.com www.gme-magnet.com