Girar ondas o magnones, como la excitación elemental del sistema magnético, puede transferir el momento angular de giro, que ofrece amplias perspectivas para los no volátiles, bajo consumo energético, dispositivos microelectrónicos de alta velocidad y tamaño pequeño en el período posterior a Moore. Magnonics, abarcando la generación, transporte y manipulación de magnones, se ha convertido en la última dirección de desarrollo de la espintrónica y en una disciplina emergente de la física de la materia condensada.

En años recientes, El grupo de investigación del Prof. HAN Xiufeng en el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias (CAS) ha desarrollado una válvula magnon con una estructura central de aislante magnético (MI) / espaciador (S) / aislante magnético (MI) (como YIG / Au / YIG), una unión magnon (como YIG / NiO / YIG) y un separador magnetoeléctrico que se puede utilizar como generador magnon y detector magnon (como Pt / YIG / Pt), con el objetivo de utilizar métodos eléctricos puros y el cambio de las estructuras magnéticas para controlar eficazmente la generación y el transporte de magnones, de este modo, se obtiene una relación de encendido / apagado del 100% de la transmisión de las corrientes magnónicas.

Por lo tanto, Una comprensión más profunda de las propiedades de transporte de magnones incoherentes o coherentes en una unión magnónica completamente aislada eléctricamente se convertirá en la base física clave para el desarrollo de circuitos y dispositivos magnónicos prácticos en el futuro.

Para comprender mejor el mecanismo de transmisión magnon en la unión magnon desde la microescala, Estudiante de doctorado YAN Zhengren, Profesor asociado WAN Caihua, y el Prof. HAN Xiufeng estudió la transmisión de magnones en la estructura sándwich de aislante ferromagnético (FMI) / aislante antiferromagnético (AFI) / aislantes ferromagnéticos (FMI) mediante simulaciones de modelo de espín atomístico.

Descubrieron que se puede reproducir el efecto de unión magnon (MJE) o el efecto de válvula magnon (MVE), demostrando la transmisión magnon dependiente de la magnetización. El MJE y el MVE se derivan de la polarización de la onda de giro.

En general, Las celosías de giro hacia arriba (giro hacia abajo) solo pueden acomodar magnones polarizados circularmente para diestros (zurdos). Si bien solo los magnones polarizados circularmente para diestros se ven favorecidos en FMI con magnetización hacia arriba, En AFI se permiten polarizaciones circulares tanto a la izquierda como a la derecha debido a dos rejillas de espín opuesto. Por lo tanto, esta regla de selección hace que la reflexión total de la onda de giro se produzca cuando los magnones intentan difundirse en una red de giro, que no soporta su polarización.

Por ejemplo, cuando se inyectan magnones circulares diestros excitados en la región de giro en la región de giro hacia abajo, la regla de selección daría como resultado una transmisión de magnón bajo a través de la interfaz. Este fenómeno llamado efecto de bloqueo de magnón, lo que muestra que la polarización de la onda de espín juega un papel importante en la transmisión de magnones.

Es más, teóricamente estudiaron el comportamiento de dispersión de las ondas de espín en la interfaz de una heterounión acoplada antiferromagnéticamente. Se muestra que las ondas de espín que pasan a través de la interfaz son ondas evanescentes y las ondas incidentes se reflejan todas hacia atrás. demostrando un efecto de bloqueo magnon dependiente de la magnetización en esta estructura.

El resultado indica que con el aumento de la frecuencia de la onda de giro, la longitud de la desintegración disminuye y la onda evanescente está más concentrada en la interfaz, mostrando un efecto piel magnónico que es similar al efecto piel de las ondas electromagnéticas.

Es más, También se predijo un desplazamiento magnónico positivo Goos-Hänchen de las ondas reflejadas. Puede entenderse por un cambio de interfaz de reflexión efectivo inducido por la longitud de desintegración distinta de cero de las ondas evanescentes.

En resumen, Los resultados muestran que la manipulación eficiente de magnones coherentes / incoherentes por uniones magnónicas se deriva de la quiralidad inherente de magnones en materiales magnéticos. Estos descubrimientos confirman la base física de los dispositivos magnones para manipular eficientemente el transporte magnón, y proporciona una nueva dirección de desarrollo y una ruta técnica para el desarrollo de dispositivos lógicos y de almacenamiento de tipo magnon puro.

Esta investigación fue publicada en Phys. Rev. B .