El desarrollo de chips se complica por el aumento de las temperaturas en los dispositivos electrónicos modernos basados ​​en materiales semiconductores. Por lo tanto, el desarrollo de circuitos integrados de onda de espín (CI) que pueden realizar el procesamiento de información manipulando el espín, en lugar de movimientos de electrones que producen calor, ha estado ganando atención. Dentro de este campo, Las ondas de giro transmitidas a través de una película aislante magnética demuestran una baja pérdida de energía y permiten la transmisión a larga distancia. Por otra parte, para transmitir ondas de giro dentro de una película aislante magnética, anteriormente era necesario colocar imanes permanentes relativamente grandes a la película aislante magnética, lo cual fue un problema para realizar circuitos integrados de ondas de giro.

Taichi Goto de la Universidad de Tecnología de Toyohashi y Caroline Ross del Instituto de Tecnología de Massachusetts y otros colaboraron para crear una película de granate de hierro de itrio monocristalino (YIG) como aislante magnético en múltiples sustratos, y transmitir las ondas de giro. Luego estudiaron la influencia de la magnitud de la tensión en la película del aislante magnético en una onda de giro. Como resultado, encontraron que si la magnitud del estrés es grande, Las ondas de giro se transmiten incluso si los imanes permanentes adjuntos son débiles. Esto se debe a que si hay tensión en la película aislante magnética, tiene el mismo efecto que colocar imanes permanentes débiles muy cerca.

Según el profesor asistente Goto, "YIG es uno de los materiales más destacados de los últimos tiempos, y nuevos dispositivos y nuevos fenómenos que utilizan esta tecnología, incluyendo ondas de giro, están siendo descubiertos uno tras otro. Entre estos descubrimientos, Somos líderes en el mundo en el desarrollo de circuitos integrados de ondas de giro utilizando YIG. En el pasado, la relación entre la respuesta magnética estática creada por el estrés y la respuesta dinámica que indica el comportamiento de las ondas de giro en la película YIG no se entendió bien. Esta importante pieza de desarrollo era lo que queríamos poner en práctica con esta investigación ".

Takuya Yoshimoto, investigador de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS), que trabajó en la formación de las muestras, dijo, "Esta investigación ha arrojado una ecuación que representa la relación entre el estrés y las ondas de giro en películas de aislantes magnéticos. Este no solo es un paso muy importante hacia la realización de circuitos integrados de ondas de giro, sino que también acelera la I + D sobre propiedades magnéticas de alta frecuencia en la banda de GHz. incluyendo ondas de espín y materiales magnéticos en las escalas nano y micro ".

En esta investigación, Se formó una película delgada YIG con un grosor de aproximadamente 100 nm sobre tres sustratos de granate con la misma estructura de granate que YIG pero diferentes constantes de celosía usando deposición de láser pulsado, y se utilizó para investigar la estructura cristalina, cepa de cristal, y magnitud del estrés. Se formó un par de electrodos para excitar y detectar ondas de giro en el YIG fabricado utilizando litografía por haz de electrones, y se midió la relación entre el campo magnético externo y la frecuencia de propagación de la onda de giro. Se calculó la ecuación de dispersión de la onda de giro, incluido el cambio en la anisotropía magnética debido a la deformación del cristal, y se confirmó que los resultados calculados eran casi iguales a los resultados medidos. También, cambiando la magnitud de la deformación generada, el tamaño del imán requerido para excitar la onda de giro se pudo reducir aproximadamente 2,5 veces en comparación con el caso sin tensión. Como resultado, todo el IC de la onda de giro se puede miniaturizar, y el dispositivo se puede fabricar en un chip. En el futuro, el equipo de investigación aplicará el dispositivo de interferencia de fase de entrada / salida de onda de giro de esta técnica a dispositivos de onda de giro reales, con el objetivo inicial de demostrar la función de un circuito integrado de onda de espín fabricado en un chip.