Магнитные материалы играют важную роль в развитии новых технологий хранения и информации. Магноника – это развивающаяся область исследований, изучающая спиновые волны в кристаллических слоях.
Спин – это тип собственного углового момента частицы, который генерирует магнитный момент. Отклонение спина может распространять волны в твердом теле. «В магнонных компонентах электроны не должны перемещаться для обработки информации, а это означает, что они будут потреблять гораздо меньше энергии», – объясняет профессор Георг Шмидт из Института физики MLU.
Это также сделало бы их меньше и быстрее, чем предыдущие технологии.
Но до сих пор производство материалов, необходимых для этого, обходилось очень дорого.
Железо-иттриевый гранат (ЖИГ) часто используется, потому что он обладает правильными магнитными свойствами. «Проблема до сих пор заключалась в том, что требуемые очень тонкие высококачественные слои могут быть изготовлены только на определенной подложке и не могут быть отсоединены», – объясняет Шмидт. Сама подложка имеет неблагоприятные электромагнитные свойства.
Физики решили эту проблему, заставив материал образовывать мостовидные структуры.
Это позволяет производить его на идеальном субстрате, а затем удалять. «Теоретически эти маленькие пластинки могут прилипать к любому материалу», – говорит Шмидт. Метод был разработан в его лаборатории и основан на производственном процессе, который можно проводить при комнатной температуре.
В текущем исследовании ученые приклеили пластинки размером всего несколько квадратных микрометров на сапфир, а затем измерили их свойства. «У нас также были хорошие результаты при низких температурах», – говорит Шмидт. Это необходимо для многих высокочастотных экспериментов, проводимых в квантовой магнонике.
«Пластинки железо-иттриевого граната также могут быть приклеены, например, к кремнию», – говорит Шмидт. Этот полупроводник очень часто используется в электронике.
Кроме того, из ЖИГ могут быть изготовлены другие тонкопленочные микроструктуры любой формы. По словам Шмидта, это особенно интересно для гибридных компонентов, в которых спиновые волны связаны с электрическими волнами или механическими колебаниями.
Исследование финансировалось Deutsche Forschungsgemeinschaft (Немецкий исследовательский фонд, DFG) в рамках Центра совместных исследований / Transregio 227.