一种基于表面磁各向异性的自旋波导线的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁性器件技术领域，具体涉及一种基于表面磁各向异性的自旋波导 线。
【背景技术】
[0002] 自旋是继现代以电子、光为信息载体的下一代信息技术的理想信息载体。自旋波 是磁性材料中磁矩的一种集体激发，可有效的携带自旋信息。不同于电子只能在导体材料 中传播，自旋波可以在磁性导体、半导体、绝缘体中传播，因此自旋波器件在材料选择上的 自由度远大于电子器件。同时，自旋波无需电子的移动，因此不存在焦耳热，从而能更加有 效的减小传输过程中的损耗，对于节能有极大好处。
[0003] 构建处理自旋波信息的基础部件包括自旋波二极管，自旋波三极管等，其中最不 可或缺就是用来传输自旋波的导线。作为自旋信息处理系统中的基础器件，自旋波导线的 功能在于将作为信息载体的自旋波导向各个功能器件进行处理，这就要求自旋波导线能够 低损耗且容易排布。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于表面磁各向异性的自旋波导线。
[0005] 本发明提供的基于表面磁各向异性的自旋波导线，基于拥有表面磁各向异性的磁 性薄膜材料，且该磁性薄膜材料通过公知的磁控溅射技术进行表面(包括上表面、下表面)） 修饰，使其具有表面磁各向异性，即薄膜表面层的易轴垂直于表面。
[0006] 本发明中，所述的磁性薄膜材料具有单轴各向异性、双轴磁各向异性或其它面内 磁各向异性，其各磁向异性轴处于薄膜面内。
[0007] 本发明的自旋波导线，在内传播的为表面波模式自旋波。该模式的自旋波仅在磁 性薄膜材料拥有表面磁各向异性时才能够被激发和传播。
[0008] 本发明的自旋波导线，其工作频率低于磁性薄膜材料的体模式能隙，高于表面波 模式能隙。
[0009] 理论计算结果表明，拥有易轴表面磁各向异性的材料的自旋波谱会多出一个表面 波模式，其能隙相对于体模式更低，其空间穿透深度与表面磁各向异性强度呈反比。
[0010] 本发明仅由磁性材料构成。
[0011] 下面将阐述这一现象的主要科学原理： 在磁性材料中，磁的动力学方程由LLG(Landau-LishitZ-Gilbert)方程描述：
其中m是归一化的磁化量，·是Glibert磁阻尼系数，f是磁旋系数。每个磁矩所感受 到的有效场可以表述为：
其中A是磁交换系数，K是单轴各向异性系数，单轴磁各项异性指向X方向，交3:为拉普 拉斯算子。除此之外，拥有表面磁各向异性的磁性材料在其表面处会感受到一个等效表面 磁各向异性场：
其中，/?为表面磁各向异性常数(A、>0表示易轴表面磁各向异性)，η为磁性薄膜材料 的法向矢量。
[0012] 与现有的技术相比，本发明具有以下优点： (1) 本发明中所述的自旋波导线基于磁性材料，其中的信息载体是自旋波，不是导电电 子，规避了焦耳热，从而可以大大降低器件的功耗。本发明是未来自旋波器件的必备组件之 ， (2) 本发明中自旋波导线中所传播的为表面波模式自旋波，因此具有一定穿透深度。由 于自旋波的能量集中在贴近表面的有限区域内，激发表面波所需的能量相较于激发体模式 要低得多，能耗相比于传统的自旋波导线更低； (3) 本发明中自旋波导线的排布可以通过生长异质材料或其他表面调控方式实现对磁 性薄膜表面磁各向异性的选择性修饰。由于公知的磁控溅射技术十分成熟，自旋波导线可 以被排布成任意的结构。
【附图说明】
[0013] 图1拥有表面磁各向异性的磁性薄膜材料剖面示意图。
[0014] 图2拥有表面磁各向异性的磁性薄膜的自旋波色散频谱。
[0015] 图3自旋波导线排布示意图。
[0016] 图4自旋波导线排布仿真图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合具体实施例和附图来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。本实施 例所采用体材料1为钇铁石榴石（YIG)，其中磁交换系数A=0. 328e-10Am，单轴各向异性系 数K=0. 388e5A/m，磁旋系数为2. 21e5HV(A/m)，拥有表面磁各向异性的上表面2厚度为 3nm，其表面磁各向异性系数Kl=3. 33e5A/m。
[0018] 图1是拥有表面磁各向异性的磁性薄膜材料剖面示意图，拥有单轴各向异性的体 材料1，其单轴各向异性方向处在薄膜面内，即图1中的X方向。拥有表面磁各向异性的上 表面2,其表面磁各向异性方向垂直于表面，即图1中的y方向。稳定状态下磁矩指向X方 向。
[0019] 图2是拥有表面磁各向异性的磁性薄膜的自旋波色散频谱。横轴为自旋波在X方 向上的波矢，纵轴为自旋波的激发频率。表面磁各向异性的存在导致了表面波模式3的出 现，相比于仅存在单轴各向异性的体模式4,表面波模式3的能隙更低。表面各项异性越强， 则表面波模式3与体模式4之间的能隙差越大。
[0020] 图3是自旋波导线排布示意图。拥有单轴各向异性的磁性薄膜材料1中，磁矩指 向易轴方向（y方向）。拥有表面磁各向异性的表面层2生长在磁性薄膜材料1上表面，形 成任意的图形。
[0021] 图4是自旋波导线排布仿真图。在端口 5处施加一交变磁场，该交变磁场的频率 低于图2中的体模式4能隙，却高于表面波模式3能隙，因此仅有表面磁各向异性存在的区 域会有表面波模式自旋波传播，在其余仅拥有单轴各项异性的区域没有自旋波传播。该结 构即为自旋波导线，导线的结构依赖于表面磁各向异性层的分布。此外，表面波模式自旋波 仅靠着磁性薄膜材料的上表面传播，其穿透深度反比于表面磁各向异性强度。
【主权项】
1. 一种基于表面磁各向异性的自旋波导线，其特征在于该自旋波导线基于拥有面内磁 各向异性的磁性薄膜材料，且该磁性薄膜材料通过公知的磁控溅射技术进行表面修饰，使 其具有表面磁各向异性，即薄膜表面层的易轴垂直于表面。2. 根据权利要求1所述的自旋波导线，其特征在于所述磁性薄膜材料具有单轴磁各向 异性、双轴磁各向异性或其它面内磁各向异性；其各磁向异性轴处于薄膜面内。3. 根据权利要求1所述的自旋波导线，其特征在于在其内传播的为表面波模式自旋 波，该模式的自旋波仅在磁性薄膜材料拥有表面磁各向异性时才能够被激发和传播。4. 根据权利要求1、2或3所述的自旋波导线，其特征在于其工作频率低于磁性薄膜材 料的体模式能隙，高于表面波模式能隙。
【专利摘要】本发明属于磁性器件技术领域，具体为一种基于表面磁各向异性的自旋波导线。该自旋波导线基于拥有表面磁各向异性的磁性薄膜材料。当磁性薄膜材料的表面拥有表面磁各向异性时，会有额外的一支表面自旋波模式出现，该模式的自旋波能隙低于体模式。当工作频率处在表面波模式与体模式之间时，自旋波仅能够在拥有表面磁各向异性的区域传播。若选择性地使磁性薄膜材料的部分表面具有表面磁各向异性，则可以实现对自旋波传播路径的任意控制。由于表面波模式自旋波具有一定的穿透深度，本发明拥有能耗低，实验上易制备，工业上易集成等特点。
【IPC分类】H01P3/12
【公开号】CN105098306
【申请号】CN201510457325
【发明人】余伟超, 肖江
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月30日