[发明专利]基于纳米磁体阵列的可重构自旋波传输通道

说明书

本发明公开一种基于纳米磁体阵列的可重构自旋波传输通道，属于磁振子电子学技术领域，在底层铁磁层上布置纳米小磁体阵列，纳米小磁体阵列包括排列方向不同的两个部分，通过调节纳米小磁体的间距以及不同纳米小磁体阵列的间距来调节磁畴壁中的自旋波传输特性。本发明小磁体的排列不需要满足自旋冰的冰规则，可以更自由的调节小磁体之间的间距，可以通过调节两部分磁体阵列的磁化方向来调节中间铁磁层中的磁畴壁状态，进而实现可重构的自旋波传输通道。且通过小磁体的间距以及小磁体上下阵列的间距来调节磁畴壁中的自旋波传输特性。纳米小磁体阵列可以方便的通过外加磁场来改变整个样品的磁化分布，且不需要偏置磁场，控制和应用更加方便。

技术领域

本发明属于磁振子电子学技术领域，具体涉及一种基于纳米磁体阵列的可重构自旋波传输通道。

背景技术

随着摩尔定律逐渐接近物理极限，磁振子学被认为是最具潜力的信息传输和处理技术，近年来得到了蓬勃发展。使用自旋波作为信息的载体是目前先进的信息处理技术之一，它不依赖于电荷传输，从而可以有效地避免焦耳热的产生。与同频率的电磁波相比，自旋波波长要短很多，因此，使用自旋波可以设计更小的纳米器件。在过去的几年里，许多基于自旋波概念的纳米器件被提出，然而，在通往实际应用的道路上，对于自旋波的有效引导和控制仍是一个棘手的问题，对利用自旋波进行逻辑器件的设计来说，更是挑战。比如，类似于光子晶体的放置沟槽阵列或纳米圆盘的磁性薄膜，但其容易受到几何形状的约束，对自旋波的调控缺乏灵活性；最近，研究人员发现，磁畴壁如Bloch壁和Nell壁等，可以用来作为自旋波传输的通道，但是如何构建磁畴壁存在不小的困难。

申请号为2022102564179的中国发明专利公开一种人工自旋冰纳米结构以及自旋波传输调控方法，调整顶部风车型人工自旋冰的磁化状态，可在底部软铁磁层中形成明显的自旋波纳米通道，在自旋波纳米通道中可以传播特定频率的自旋波；通过对顶层风车型人工自旋冰磁化状态全局或局部调整，实现有效的引导和操控自旋波的传输。小磁体的排列需要满足自旋冰的规则，在调节间距等发方面存在困难，且只能传输特定频率的自旋波。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种方便通过改变小磁体之间的间距以及小磁体上下阵列的间距来调节磁畴壁中的自旋波传输特性。通过调节两部分磁体阵列的磁化方向来原位调节中间铁磁层中的磁畴壁状态，进而实现可重构的自旋波传输通道。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于纳米磁体阵列的可重构自旋波传输通道，在底层铁磁层上布置纳米小磁体阵列，纳米小磁体阵列包括方向相反的两个部分，通过施加不同方向的外加磁场，来改变样品的磁化状态，从而调节铁磁层中的磁畴壁状态，进而实现可重构的自旋波传输通道，通过调节纳米小磁体的间距以及不同纳米小磁体阵列的间距来调节磁畴壁中的自旋波传输特性。

进一步地，一部分纳米小磁体阵列在小正方形格子的中心位置呈顺时针旋转30-60°排列，另一部分纳米小磁体阵列在小正方形格子的中心位置呈逆时针旋转30-60°排列，两部分阵列旋转角度相同，两部分阵列对称分布。

进一步地，纳米小磁体阵列在小正方形格子的中心位置旋转的角度为30°、45°或者60°。

进一步地，通过调节纳米小磁体的间距来调节磁畴壁中的自旋波共振频率，同时通过调节两部分纳米小磁体阵列的间距来改变磁畴壁的宽度，从而改变磁畴壁中的自旋波共振频率。

进一步地，将纳米小磁体的横向间距缩小，磁畴壁中的自旋波共振频率升高。

进一步地，两部分纳米小磁体阵列之间的距离为120nm-150nm。

进一步地，小正方形格子的边长为190-250nm。

进一步地，底层铁磁层的材料为铁镍合金，厚度为10 nm。