Написано AZoNano 2 января 2020 года [196][19459194591945

Исследователи из Московского физико-технического института, Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова и Н.Г. Чернышевский Саратовский государственный университет продемонстрировал, что элементы связи в магнонических логических схемах настолько важны, что плохо выбранный волновод может привести к потере сигнала.

Физики разработали параметрическую модель для прогнозирования конфигурации волновода, которая позволяет избежать потери сигнала, построили прототип волновода и протестировали модель в эксперименте. Их статья была опубликована в журнале прикладной физики.

Основной целью исследования магнонической логики является создание альтернативных элементов схемы, совместимых с существующей электроникой. Это означает разработку совершенно новых элементов, в том числе более быстрых процессоров обработки сигналов с низким энергопотреблением, которые могли бы быть включены в современную электронику.

При проектировании новых устройств различные компоненты объединяются друг с другом. Однако для этого магнонные схемы полагаются на магнитные волноводы, а не на провода. Исследователи ранее предполагали, что волноводы могут оказывать неблагоприятное влияние на интенсивность сигнала при передаче от одного компонента к другому.

Недавние исследования российских физиков показали, что волноводы имеют больший эффект, чем предполагалось. Фактически оказывается, что неправильно выбранная геометрия волновода может привести к полной потере сигнала. Причиной этого является интерференция спиновых волн. Волноводы являются чрезвычайно миниатюрными компонентами, измеряя сотые доли микрометра, и в этом масштабе необходимо учитывать боковое квантование сигнала.

Исследователи работали над проблемой оптимизации: как спроектировать волновод для магнонных цепей, чтобы обеспечить максимальную эффективность? Команда разработала теорию и математическую модель для описания распространения волн в наноразмерных волноводах. С этой целью старший научный сотрудник Дмитрий Калябин из терагерцовой лаборатории спинтроники МФТИ адаптировал предыдущие результаты команды, разработанные для акустических систем, к вращающимся волнам.

Затем его коллеги из Саратова создали прототип устройства и проверили расчеты Калябина, используя метод, известный как спектроскопия Бриллюэна. Этот метод включает создание «снимка» распределения намагниченности в образце после воздействия лазерного излучения. Наблюдаемое таким образом распределение можно затем сравнить с теоретическими предсказаниями.

« Изначально мы стремились создать модель, которая позволяла бы рассчитывать пропускную способность волновода до его фактического изготовления. Мы ожидали, что оптимизация формы волновода максимизирует эффективность передачи сигнала. Но наше исследование показало, что влияние помех было больше, чем предполагалось, при этом субоптимальные параметры иногда приводили к полной потере сигнала », – сказал Сергей Никитов, руководитель терагерцевой лаборатории спинтроники и член-корреспондент Российской академии наук.

Хотя авторы статьи использовали пример сужающегося узкого ферромагнитного волновода, чтобы продемонстрировать, как работает их модель, он применим ко всему диапазону используемых в настоящее время типов волноводов.

Источник: https://mipt.ru/english/