伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资料中生成超短自旋波!,下一站婚姻

导读

近来,德国马克斯普朗克智能体系研讨所和亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研讨中心的研讨人员组成的科研团队,成功地生成所谓的自旋波,比之前的计划愈加简略高效。

布景

传统电子器材是经过电荷来传输和处理信息的。可是冰霜玄武,电荷飞常准航班动态查询为传统电子器材带来了无法防止的问题:耗电和发热多。值得幸亏的是,电子还具有另一个内禀特性:自旋。自旋是粒子内禀角动量引起的内禀运动,要么“向上”,要么“向下”。

自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!

(图片来历:参考材料【2】)

研讨电ua891子自旋的科学称为“自旋电子学”。自旋能够被敏捷改动,并且能防止电荷带来的发热问题,然后下降功耗。因而,自旋电子学有望使得计算机和智能手机等电子产品变得更快速、更节能。自旋电子学被以为是研讨未来电子器材的一个十分有远景方向。

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全碳自旋逻辑器材(图片来历:参考材料【3】)

立异

近来,德国马克斯普缓慢咽炎的症状朗克智能体系研讨所(MPI-IS)和亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研讨中心(HZDR)的研讨人员组成的科研团队,成功地生成所谓的自旋波,比之前的计划愈加简略高效。研讨人员们在《物理谈论快报(Physical Rev香川爱生iew Letters)》期刊上宣布了他们的研讨效果。

下图所示:一个超短自旋波(红)经过铁镍层。朝着这一层的中心,在一种“结”中,磁方向(蓝色箭头)在上和下之间摇晃,而其他部分中的运动坚持圆形,与磁滚动相反。

(图片来历:HZDR / Juniks)

技能

现代计算机芯片都是基捣蛋猪3选关版于电荷的输运。每次处理事情都会引起电流在电子器材中活动。这些电子会遭受助力,即所谓的电阻,然后发作不受欢迎的热量。芯片上的结构越小,那么散热就越难。这种根据电荷的架构也是近年来处理器的时钟频率没有得到明显提高的部分原因。芯片功能和速度的这种美丽安稳的开展曲线现在趋于陡峭。HZDR 离子束物理与材料研讨所的博士 Sebastian Wintz 表明:“现有的概念正在迫临极限。这便是为什么咱们在研讨新计划,自旋波。”

这种计划不再触及电荷输运,而只是在磁性资猜中传输电子的内禀角动量(自旋)。电子自身坚持停止,只要他们的自旋发作改动。由于相邻电子的自旋会彼此感知,一个自旋的改变会传输至街坊。效果便是磁信号像波相同穿过材料,即所谓的“自旋波”。

依托自旋的元器材的优势在于,只会发作十分少的热量。这意紫阳味着其运用的能量十分少,这关于移动设备例如智能乱伦图手机来说十分有价值。它也有可能为特定使用进一步缩小元件尺度,由于自旋波的波长比移动通讯等范畴中使湖北民族大学用的电磁信号更短。这意味着,咱们伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻能够向一个芯片上增加比现在更多的电路。

在做伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻所有这些作业之前,咱们首要需求许多基础研讨。例如,咱们需求知道怎么有用生成自旋波。专家们测验解金范决这个问题已有一段时间,他们将微米尺度的金属条粘贴到薄薄的磁层上。一个交流电经过这个金属条,会创造出一个被约束在狭小空间中的磁场。然后,这个磁场会在磁层中激起自旋波。可是,这个办法有一个缺陷:让生成的自旋波的波长小于金属条的宽度变得很困难。这一点晦气日本汇率于开生果捞的做法发高度集成的纳米结构。

但是,这儿还有别的一个挑选:圆盘形的磁材料引起磁涡旋。磁涡旋中心的尺度不超越10纳米。然后,磁场会使涡旋中心发作振动,在这一层中激起自旋波。Wintz 陈述称:“一段时间之前,咱们需求相对杂乱菅韧姿的多层材料来完成这个方针。现在,咱们现已能够从十分简略的资猜中的涡旋中心宣布自旋波。”他们采用了一种厚度达100纳米的易于制作的铁镍合金层。

(图片来历:参考材料【4】)

价值

有目共睹的是,生成的自旋波波长只要80纳米。Georg Dieterle 博士在 MPI-IS 攻读博士期间探究了这一现象。他表明:“专家们关于咱们在如此简略的资猜中做到了这一点感到十分惊奇。咱们也没有预料到能够生成如此短的波,其频率处于吉赫兹规模的较低部分。”

专家们以为,短波长的原因存在于它们传输的方法中。接近镍铁层的横截面中心,自旋波在磁形成了一种“结”。在结的内部,磁方向只向上或许向下振动,而不是沿着其一般的圆形轨道。

为了让这些现象可见,团队采用了坐落亥姆霍兹柏林材料与动力研讨中心的电子存储环 BESSY II 中的一种特别X射线显微镜。MPI-IS 的主任 Gisela Schtz 教授着重:“没有这个显微镜,咱们无法观察到这些效应。”现在,专家们正在期望他们的效果将协助深化开发自旋电子器材。Dieterle 表明:“例如,咱们的涡旋中心能够作为一个部分、可控的源来探究潜在的现象和开发根据自旋波的组件的新概念。咱们观察到的自旋波未来将与高度集成的电路相关。鬼手天医”

关键字

磁、自旋、电子

参考材料

【1】http://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=99&pOid=57792

【2】S. Y. Bodnar et al., Writing and reading antiferromagnetic Mn2Au by Nel spin-orbit torques and large anisotropic magnetoresis伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻tanc伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻e, Nature Communications 9, 24 January 2018, DOI:10.1038/s41467-017-02780-x

【3】Joseph S. Friedman et al, Cascaded spintronic logic with low-dimensional carbon, Nature Communicat伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻ions (2017). DOI: 10.1038/ncomms15635

【4】G. Dieterle, J. Frster, H. Stoll, A. S. Semisalova, S. Finizio,名花流的剑博客 A. Gangwar, M. Weigand, M. Noske, M. Fhnle, I. Bykova, J. Grfe, D. A. Bozhko, H. Yu. Musiienko-Shmarova, V. Tiberkevich, A. 金同志飞起来N. Slavi顺治皇帝n, C伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻. H任小务. Back, J. Raabe, G. Schtz, S. Wintz.何猷光 Coherent Excitation of Heterosymmetric Spin Waves with Ultrashort Wavelengths. Physical Review Letters, 2019; 122 (11) DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.11伊莱克斯,自旋电子学新打破:在简略资猜中生成超短自旋波!,下一站婚姻7202

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