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德國科學家發現并生成能在磁性材料利用的自旋波

2020-01-15 14:49:17 來源:環球科學 點擊:1982

【大比特導讀】物理學家開發了一種消除不想要的阻尼的新方法,從而使自旋波更容易被利用。

更小、迅速、更高效率,作為電子元器件產品研發者努力的目標已經好多年了。比如,為使移動手機或電子計算機的單獨部件實用化,現階段,磁波被稱作傳統數據信息傳輸技術即電流的優質代替品。伴隨著芯片愈來愈小,電子傳輸數據在某一時刻將會達到極限,由于距離很近的電子會釋放出來很多熱量,這就會造成物理過程的中斷。

磁性材料

反過來,高頻率磁波即便在最小的納米技術構造中還可以散播,從而運輸和解決信息內容。這類運用的物理基礎是磁性材料中所謂的電子自旋,其能夠被簡單化為電子繞本身軸的轉動。殊不知,因為存有阻尼作用,自旋波會衰減,現階段,微電子學中的自旋波只獲得了比較有限的運用 。

現如今,來源于德國明斯特大學(UniversityofMünster)的科學家開發設計了一種清除不想要的阻尼的新方式,進而使自旋波更容易被運用。“我們的結果呈現了一種運用高效率自旋驅動元器件的新方式,”該研究的核心、應用物理研究所Demokritov研究工作組的VladislavDemidov博士講到。這類新方式也許不僅與將來微電子學的發展趨勢息息相關,還將會對量子技術和新式電子計算機解決的進一步研究造成影響。該研究已經發表在《自然·通訊》報刊上。

背景與方式

磁振子學(Magnonics)是科學家研究磁性材料中的電子自旋和自旋波的行業的名字 。這一名字來自磁性粒子,稱之為磁振子(magnons),相匹配于自旋波。

電子補償自旋波干擾阻尼的最好方式,是在前段時間被發掘的自旋霍爾效應(spin Hall effect)。自旋流中的電子會以其自旋方位而產生橫向偏移,這促使在磁性納米元器件中有效地造成和操縱自旋波變成可能。殊不知,振蕩中的非線性效應會造成自旋霍爾效應在具體運用中不可以正常工作,這也是為何科學家并未發現無阻尼自旋波的緣故之一 。

在他們的試驗中,科學家將由坡莫合金或鈷和鎳做成的僅幾納米厚的磁盤放置一層薄的鉑上。說白了的磁各種各樣的異性出現在不一樣原材料的交界層上,換句話說磁化產生在給定方向。經過均衡不一樣層上的各種各樣異性,研究者能夠有效地抑止不好的非線性阻尼,并因而得到相關的自旋波,也就是說具備同樣的頻率和波形具備固定不動相位差的波。這促使科學家能夠在磁場系統實現徹底阻尼補償,容許波在空間上散播。

科學家期望他們的新方式能夠對磁振子學和自旋電子學的發展方向造成深刻影響。“我們的發現為實現自旋霍爾振蕩器開拓了一條新的道路,這類振蕩器可以造成技術上達到實際意義級別的輸出功率且相關的微波數據信號,”該研究的第一作者 、明斯特大學非線性磁動力學研究所(Institute for Nonlinear Magnetic Dynamics)的博士生 BorisDivinskiy注重道。

 

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