Ученые из МФТИ, МГУ и РКЦ поймали источник спиновых волн в «вытравленную» в магнитном фотонном кристалле яму. Это поможет создавать компактные источники спиновых волн для магноники – перспективного «магнитного» аналога обычной электроники. Результаты опубликованы в журнале Applied Physics Letters.
В магнонных устройствах информацию переносит не электрический ток, а волнообразные возбуждения систем магнитных моментов атомов в магнитных материалах – спиновые волны. Спиновые волны не так «греют» устройства, как электрический ток, что снижает энергопотери. Также магнонные вычислительные устройства обещают быстрее обрабатывать информацию и иметь более гибкую архитектуру.
На основе спиновых волн уже создают элементарные приборы и устройства для обработки, передачи и хранения информации в СВЧ-диапазоне. Однако, существующие устройства на основе спиновых волн зачастую отличаются внушительными габаритами. Часто это связано с тем, что в разработках используются спиновые волны с длиной не менее нескольких десятков и даже сотен микрометров. Поэтому задача разработки стабильных и компактных спин-волновых источников, генерирующих субмикрометровые и нанометровые спиновые волны, является крайне актуальной.
Для генерации спиновых волн авторы работы использовали обратный эффект Фарадея, когда при помощи оптического излучения создаются колебания намагниченности в магнитном материале. Дополнительно магнитный материал «запирали» между фотонными кристаллами – слоистыми Брэгговскими зеркалами. Такие зеркала помогают сосредоточить энергию оптического излучения в слое магнитного материала и усилить эффект Фарадея в несколько раз.
В новой работе исследователи предложили профилировать магнитный слой фотонного кристалла: на треть-четверть уменьшать толщину в ограниченной области.
С помощью профилирования в ограниченной области ученые получили геометрию, которая помогла фиксировали положение источника спиновых волн. Это в свою очередь дало возможность очень четко понимать каков период спиновой волны, каким излучением нужно его возбуждать.
«У спиновых волн есть много преимуществ перед другими технологиями записи и обработки информации, но есть проблема с локализацией источника. Возбуждение производят лазерным импульсом. Так сфокусировать лазер, чтобы получилась точка в несколько нанометров на поверхности материала, не получится. Поэтому и приходится придумывать всякие ухищрения, чтобы создать компактный и стабильный источник коротких спиновых волн», – прокомментировал один из авторов.
