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自旋波“纤维光学”研究获重要进展

来源: 发布时间:2016-03-30 浏览量:

磁振子学(Magnonics)—又称磁振子自旋电子学(Magnon spintronics),是自旋电子学的一个重要分支,目的是通过对自旋波(磁振子)的可控激发、传输与调控,实现低功耗、易微型化、高吞吐量的信息处理电路。相对于半导体器件/光学器件,自旋波器件易于微型化,调控方式多样,可重编程性好,热功耗低,因此在新型信息处理中有巨大应用前景。磁振子器件,可以利用自旋波强度、频率与相位等物理特性编码信息,除传统的信息处理外,在声音识别与图像处理等领域(对并行性要求高)具有内在优势。 目前,通常采用Damon-Eshbach等三种常规自旋波模来构建磁振子器件,但这几种模式对边界缺陷敏感,会导致较强的边界散射,从而极大地降低自旋波相干长度。在前期工作基础上,邢祥军老师与合作者从理论上提出:磁性薄膜中的条形畴壁有可能作为自旋波波导。他们认为,垂直于畴壁方向内磁场的显著降低会在畴壁部位产生势阱,因此在阈值频率以下,自旋波将沿着畴壁传导,而畴壁外部自旋波强度迅速降为零。从而可避免条形波导中的边界散射,极大提高自旋波相干长度,并且可通过势阱的横向束缚效应形成自旋波窄波束。并且因畴壁的非挥发性,该传输模式不需要外磁场维持,可使功耗显著降低。他们采用微磁模拟方法研究了该问题,计算结果证实了上述理论预测。另外,他们进一步设计了自旋波逻辑“非”以及逻辑“与”门电路,并提出了在微纳磁条中写入条形畴壁的方法。该研究建立了“自旋波纤维光学”的概念,有望为自旋波信息处理器件的设计提供新思路,并推动波束磁振子学的发展。

感谢浙江省自然科学基金委(LY14A040006)与国家自然科学基金委(11104206)对本研究的支持。

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