マグノントランジスタ作製へ向けたスピン波帰還構造の研究

用于制作磁振子晶体管的自旋波反馈结构研究

基本信息

批准号：
22KJ1403
负责人：
岩場雅司
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1403/
关键词：
スピン波マグノニクスマグノン

项目摘要

磁気の歳差運動を波として伝えるスピン波を用いたマグノニクス分野は、ジュール熱の発生しない超低消費電力の情報伝達システムとして利用が期待されている。本研究では、スピン波の集積回路に向けた増幅機構の確立のため、マイクロメートルスケールでのスピン波帰還構造の開発を行っている。試料作製においては、レーザリソグラフィー装置と超高真空スパッタ装置を活用して、最小線幅2 μmを有する全長50 μmの微細化スピン波帰還構造を作製した。帰還構造は、リング型ループ回路を直線上の導波路に接続した構造である。スピン波帰還構造としてスピン波励起アンテナ、増幅アンテナ、リング共振部を含む導波路を設計した。スピン波帰還構造のリングループ導波路におけるスピン波周回伝搬を調べるため、空間分解能250 nmの精度を有するブリルアン散乱分光法を用いてスピン波の空間分布を測定した。励起アンテナ部から生成されたスピン波は帰還構造のリング型ループ回路に分岐伝搬した。リング型ループ回路でのスピン波強度はループ回路全体で観測され、リング部でのモード変換が生じて伝搬していることが確認された。一方、増幅アンテナを使用してスピン波帰還構造から出力されるスピン波振幅の計測を行った結果、ループ構造を有していない直線導波路に比べて大きくなることが確認できた。増幅アンテナの入力電力位相を制御することで最大３倍の増幅効果を得ることに成功した。帰還構造の増幅器としての有用性を示すことができ、スピン波素子の集積化へ向けた利用が期待できる。

使用旋转波的宏伟磁场预计将用作不产生焦油热量的超低功率传输系统。在这项研究中，我们开发了一个微米尺度上的自旋反馈结构，以建立用于自旋波整合电路的放大机制。在样品制备中，使用激光光刻设备和超高真空溅射装置制造了总长度为50μm的微型自旋反馈结构，最小线宽度为2μm。反馈结构是一种结构，其中环形环路连接到线性波导。包括自旋波激发天线，放大天线和环共振部分的波导被设计为自旋波反馈结构。为了研究自旋波反馈结构的磷波导中的自旋波频率传播，使用布里鲁因散射光谱法测量了自旋波的空间分布，该光谱的精度为250 nm。从激发天线截面分支的激发天线截面产生的自旋波，并传播到具有反馈结构的环形环路。在整个环路中都观察到环型环路中的自旋波强度，并证实了模式转换发生在环截面中并传播。另一方面，使用放大天线测量了自旋波反馈结构的自旋波振幅输出，并证实它比没有循环结构的线性波导大。通过控制放大天线的输入功率阶段，我们成功地获得了最多三倍的放大效应。它可以证明反馈结构作为放大器的有用性，并且可以预期用于整合自旋元素。