Magneto-ventilski efekat baziran na magnetnom izolatu
S obzirom na potrebe za skladištenjem informacija i logičkim radom u post-Moore periodu, spintronic uređaji pružaju obećavajuće razvojne smjernice u razvoju sljedećih generacija mikroelektronskih uređaja sa manjom veličinom ćelije, nestabilnom, malom potrošnjom energije i velikom brzinom. Među njima, centrifugalni ventil je osnovna jedinica različitih vrsta spintronic uređaja. Spin ventil obično uključuje sendvič jezgro strukturu koja se sastoji od dva sloja feromagnetnog metala i nemagnetnog srednjeg sloja, usled elektrona spin-polarizacije između dva feromagnetna sloja. Transport, tako da se otpor uređaja modulira relativnom orijentacijom dva feromagnetna sloja. U magnetosistenziji magnetosistencije zasnovane na spin-ventilima (GMR, 1988) i magnetoresistingu u prostornoj temperaturi (TMR, 1995) uređaji se široko koriste u skladištima informacija velikih gustoća i senzorima kao što su magnetski hard diskovi, magnetne memorije slučajnog pristupa, i magnetnih senzora. U članku su dva naučnika, A. Fert iz Francuske i P. Grünberg iz Nemačke, osvojili Nobelovu nagradu za 2007. godinu u oblasti fizike zbog otkrivanja efekta gigantskog magnetoresistencije (GMR).
Spinski talas je kolektivno uzbuđeno stanje postupka spin-precesije u magnetnom sistemu. Kvantizovani kvaziparteli se nazivaju magnetoni, a svaki magnet nosi Planck konstantni spinski ugaoni moment. U poređenju sa spin-polarizovanim elektronima u tradicionalnim metalima, magnetoni zasnovani na spinskim talasima imaju sljedeće prednosti: (1) Prenos magnetona nema disipaciju toplote i niske karakteristike prigušivanja, a vrti na velikim razdaljinama. Postoje značajne prednosti u širenju informacija; (2) Karakteristike fluktuacije magnetona imaju i karakteristike amplitude i faze, koje mogu proći kroz logiku i računsku arhitekturu tradicionalnog von Neumann sistema, i mogu postati informacioni prenosi nakon mura. Jedan od važnih načina obrade je; (3) Makroskopski kvantni efekti kao što su superfluid, superprevodnost, Bose-Ajnštajnov kondenzat i Josephson na bazi magnetizma postali su i vruće tačke u fizici kondenzovanih materija. U istraživanju magnetne spintronike mikrotalasna frekvencija je najčešće korišćena metoda uzimanja i detekcije. Međutim, veličina mikrovalnih uređaja je teško postići miniaturizaciju. Stoga, da bi se magnetni centri za spinove primenili na integrisana kola poluprovodničkih razmera, postoji hitna potreba da se razviju magnetizacijski centrifugi, modulacije i metode detekcije na bazi električnih metoda.
Od 2012. do 2016. godine, istraživački tim, na čelu sa Han Xiufengom, Državnom ključnom laboratorijom magnetike na Nacionalnom institutu za fiziku Kineske akademije nauka / Nacionalnog centra za fiziku kondenzovane materije, Kina, koristio je tehniku magnetronske sputteracije kombinovane sa visoko- proces toplotnog tretmana temperature da prođe serija uzoraka. Priprema i optimizacija prevazilaze ograničenje da se YIG može pripremiti samo na jednokritiranim GGG podlogama. Teški metal / magnetni izolator Pt / YIG / Pt / teški metali ¬ (HM / MI) je dizajniran i pripremljen na supstratu Si-SiO2. / HM) slojevitih heterostruktura, a po prvi put posmatrano u strukturi od strane tima profesora Zhang Yifeng sa Univerziteta u Arizoni, efekat magnetnog vučenja je predviđen teorijom, to je zbog uzbuđenja i prenosa magnetona u YIG, sa jedne strane sloja Pt. Protok punjenja / centrifuge može povlačiti suprotni protok punjenja / centrifuge na drugoj strani Pt sloja. Ovaj rad potvrđuje da magnetni izolator može djelovati kao prenosni kanal za spinove magneta
Nedavno je istraživački tim Han Xiufenga inovativno usvojio YIG magnetne izolatore kao magnetne elektrode, Au kao srednji sloj i heteroepitaksijalni rast na GGG podlogama za proizvodnju visokokvalitetnih YIG / Au / YIG novih magnetnih izolatora / metala / magnetnog izolatora (MI / NM / MI) - struktura magneto-ventila i prvo posmatranje i otkrivanje efekta magnonskog ventila u ovoj strukturi, odnosno usmeravanje relativnog magnetizacionog pravca dva magnetna izolacionog sloja može se kontrolisati veličinom magnetnog fluksa. Prvo su fino podešavali kristalnu strukturu dva sloja YIG-a kako bi proizveli različite sile prisile kako bi se postigla orijentacija anti-paralelne relativne magnetizacije; korišćen je lokalni trenutni način grejanja za stvaranje temperaturnog gradijenta, a uzdužni spin Seebeck efekat je korišćen za stimulaciju YIG-a. Magnetni fluks kroz magnetni potopni magnetni pod-ventil može realizovati električno merenje kroz efekat anti-spin hola u Pt; onda utvrdi magnetni efekat pod-ventila, odnosno relativnu orijentaciju dvoslojnog YIG-a može se kontrolisati magnetohidrodinamičkim fluksom veličine magnetnog ventila, pri čemu relativni magnetno-ventilski odnos (MVR) ravnog i anti - paralelno stanje na sobnoj temperaturi može da dostigne 19%; i otkriva da odnos odnosa magnetnog ventila uglavnom zavisi od magnetnog izolatora. Temperaturna zavisnost efikasnosti konverzije magnetron-elektronskog spina na metalnom interfejsu je u skladu sa rezultatima teorijskog izračunavanja; spin difuzija Au se dobija tako što se uklopi zavisnost odnosa magnetne podvale i Au debljine. Dužina je 15.1 nm, što je u skladu sa rezultatima dobijenim metodom spin pumpe [Hao Wu i XF Han et al., Phys. Rev. Lett. 120 (2018) 097205, DOI: https://doi.org/10.11 03 / PhysRevLett.120.097205, Editors 'Suggest & Featured in Physics].
YIG / Au / YIG, novi magnetni ventil sa strukturom magnetnog izolatora / srednjim slojem / magnetnim izolatorom (MI / NM / MI), pripremljen ovim istraživačkim radom, sama po sebi predstavlja spin prenos informacija i logičan rad. Osnovni uređaj magnetnog tipa je takođe materijalna i fizička osnova za buduće istraživanje i razvoj magnetnih pod-uređaja zasnovanih na magnetnim potkonstrukcijama, logici, skladištenju, diodama, tranzistorima, talasovidima i prekidačima. Pokazuje da nova klasa spintronike jezgre uređaja sa magnetnim izolatorom kao nosiocima spin-informacija u magnetnim izolatorima ima važne mogućnosti za primjenu, a prodori u materijalima, fizici i uređajima potencijalno će ubrzati niskoenergetske, prepisivače, rođenje novih non- isparljivih i visokofrekventnih računarskih serijskih uređaja. I ova struktura magnetnog ventila može se usklađivati sa postojećim procesom integrisanih kola, koji doprinosi budućoj integrisanoj integraciji i širokoj upotrebi magnetnih pod-uređaja, spintronskih uređaja i poluprovodničkih mikroelektronskih uređaja.
www.greatmagtech.com www.gme-magnet.com