Un grupo de investigación dirigido por el profesor asistente Taichi Goto de la Universidad Tecnológica de Toyohashi ha, por primera vez, bandas de parada demostradas que evitan la propagación de componentes de frecuencia específicos de ondas de giro de volumen directo. Estos se transmiten a través de aisladores magnéticos sin el flujo de corriente, y podría aplicarse a la próxima generación de circuitos integrados (CI).

Es más, entre las ondas de giro que se han confirmado, Las ondas de giro de volumen directo son las más adecuadas para la transmisión de información en chips IC, y hay grandes expectativas para su aplicación. Sin embargo, hasta ahora, el ruido en las ondas de giro de volumen hacia adelante era grande, y las bandas de parada, que se encuentran entre los fenómenos físicos básicos, no pudo ser observado. En esta demostración, se combinó un aislante magnético con metal para suprimir el ruido en las ondas de giro de volumen hacia adelante, y la expresión de bandas de parada se confirmó experimentalmente.

Esta investigación fue realizada conjuntamente por el profesor asistente Taichi Goto, Doctor. estudiante Kei Shimada, Profesor asociado Yuichi Nakamura, Profesor Hironaga Uchida, y el profesor Mitsuteru Inoue de la Universidad Tecnológica de Toyohashi. Adicionalmente, las muestras utilizadas para el experimento se prepararon bajo una iniciativa de investigación conjunta con Shin-Etsu Chemical Co., Limitado.

Debido a los aumentos en la densidad de energía que acompañan a una mayor integración, las temperaturas de las virutas se han elevado, causando defectos. Por lo tanto, El desarrollo de chips IC de onda de espín que pueden procesar información transmitiendo espín en lugar de electrones reduciría en gran medida la generación de calor. Específicamente, Las ondas de giro que viajan a través de aisladores magnéticos tienen la ventaja de una baja pérdida de energía y una transmisión a larga distancia. Es más, entre las ondas de giro cuya existencia ha sido confirmada, Se dice que las ondas de giro de volumen directo que se transmiten en todas las direcciones son las más adecuadas para los circuitos integrados porque pueden conectarse en diagonal o en formas curvas, así como linealmente. Por otra parte, estas ondas giratorias de volumen hacia adelante son ruidosas, y aún no se han demostrado varios fenómenos fundamentales de ondas de giro. La demostración de estos principios fundamentales es indispensable para el desarrollo de chips IC y se ha convertido en un tema importante.

Ahora, un grupo de investigación dirigido por Taichi Goto de la Universidad Tecnológica de Toyohashi informa que combinaron un granate de hierro ytrio (YIG) —un monocristal de óxido bien conocido como aislante magnético— con dos metales (oro y cobre) para suprimir el ruido. A través de este enfoque, el equipo de investigación pudo confirmar experimentalmente por primera vez la expresión de bandas de parada en ondas de giro de volumen directo.

En esta investigación, prepararon un sistema que podía simular la propagación de ondas de espín utilizando un modelo tridimensional (Figura 1) con la misma escala que las ondas de espín reales. Usando este sistema, Se determinó una estructura de muestra donde el ruido era pequeño y en qué bandas de parada, que son uno de los fenómenos fundamentales de las ondas de giro, sería expresado. Una banda de parada no permite que pasen componentes de onda de giro de una frecuencia específica, y las bandas de parada también se expresan en otras ondas, como ondas electromagnéticas, incluida la luz.

Próximo, las muestras se colocaron lo más cerca posible de la simulación. La figura 2 muestra una muestra preparada con materiales de Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Ambos extremos del granate de itrio-hierro (que se procesó en forma de alambre) se cubrieron con una película de oro para suprimir la generación de ruido. y colocando una película de cobre a rayas como un paso de peatones, el equipo de investigación intentó obstaculizar la propagación de frecuencias específicas. A través de esta muestra se hicieron pasar ondas de giro de varias frecuencias y se midieron las características de transmisión. Como resultado, Las bandas de parada se expresaron como se muestra en la Figura 3. Al compararlas con las características de las muestras sin cobre dispuesto en bandas, los investigadores observaron que la expresión de las bandas de parada se debe al cobre dispuesto en bandas. También, los resultados experimentales y los resultados del cálculo concuerdan bien. Los resultados se pueden predecir mediante simulación antes del experimento, conduciendo al potencial para el desarrollo eficiente de circuitos integrados de ondas de espín.

Los prometedores resultados de esta investigación se pueden utilizar para aplicaciones como los filtros de ondas de giro en chips IC de ondas de giro en el futuro. Además, También se pueden utilizar para ralentizar la velocidad de transmisión de las ondas giratorias y para controlar la dirección de viaje. contribuyendo al desarrollo de chips más pequeños capaces de procesar información más densa.