चुंबकीय इन्सुलेटर पर आधारित मैग्नेटो-वाल्व प्रभाव
पोस्ट-मूर युग में सूचना भंडारण और तर्क संचालन की जरूरतों का सामना करते हुए, स्पिंट्रॉनिक डिवाइस छोटे सेल आकार, गैर-अस्थिर, कम बिजली की खपत और उच्च गति वाले अगली पीढ़ी के माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में विकासशील दिशा निर्देश प्रदान करते हैं। उनमें से, स्पिन वाल्व विभिन्न प्रकार के स्पिंट्रोनिक उपकरणों की मूल इकाई है। स्पिन वाल्व में आमतौर पर दो फेरोमैग्नेटिक परतों के बीच स्पिन ध्रुवीकरण इलेक्ट्रॉनों के कारण फेरोमैग्नेटिक धातु और गैर-चुंबकीय मध्यवर्ती परत की दो परतों वाली एक सैंडविच कोर संरचना शामिल होती है। परिवहन, ताकि डिवाइस के प्रतिरोध को दो फेरोमैग्नेटिक परतों के सापेक्ष अभिविन्यास द्वारा नियंत्रित किया जा सके। स्पिन-वाल्व-आधारित कमरे-तापमान विशाल चुंबकत्व (जीएमआर, 1 9 88) और कमरे के तापमान सुरंग चुंबकत्व (टीएमआर, 1 99 5) उपकरणों का व्यापक रूप से उच्च घनत्व सूचना भंडारण और सेंसर जैसे चुंबकीय हार्ड डिस्क, चुंबकीय यादृच्छिक अभिगम यादों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और चुंबकीय सेंसर। लेख में, दो वैज्ञानिक, फ्रांस के ए फर्ट और जर्मनी के पी ग्रुन्बर्ग ने विशाल चुंबकत्व (जीएमआर) प्रभाव की खोज के लिए 2007 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार जीता।
स्पिन लहर चुंबकीय प्रणाली में स्पिन परिशुद्धता प्रक्रिया की सामूहिक उत्तेजित स्थिति है। क्वांटिज्ड क्वाइसार्टिकल को मैग्नेटन कहा जाता है, और प्रत्येक चुंबक में प्लैंक निरंतर स्पिन कोणीय गति होती है। पारंपरिक धातुओं में स्पिन-पोलराइज्ड चालन इलेक्ट्रॉनों की तुलना में, स्पिन-वेव आधारित मैग्नेटन के निम्नलिखित फायदे हैं: (1) चुंबक के स्थानांतरण में गर्मी का अपव्यय और कम नमी की विशेषताओं और लंबी दूरी पर स्पिन नहीं होते हैं। जानकारी के प्रसार में महत्वपूर्ण फायदे हैं; (2) मैग्नेटन के उतार चढ़ाव गुणों में आयाम और चरण विशेषताओं दोनों हैं, जो परंपरागत वॉन न्यूमैन प्रणाली के तर्क और कम्प्यूटेशनल आर्किटेक्चर को तोड़ सकते हैं, और बाद में मूर युग सूचना संचरण बन सकते हैं। प्रसंस्करण के महत्वपूर्ण तरीकों में से एक है; (3) सुपरफ्लूइड, सुपरकंडक्टिविटी, बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट, और जोसेफसन चुंबकत्व के आधार पर मैक्रोस्कोपिक क्वांटम प्रभाव भी संघीय पदार्थ भौतिकी में गर्म धब्बे बन गए हैं। चुंबकीय spintronics के अध्ययन में, माइक्रोवेव सबसे अधिक इस्तेमाल किया उत्तेजना और पहचान विधि है। हालांकि, माइक्रोवेव उपकरणों का आकार छोटाकरण प्राप्त करना मुश्किल है। इसलिए, अर्धचालक-पैमाने एकीकृत एकीकृत सर्किट में चुंबकीय स्पिन उपकरणों को लागू करने के लिए, विद्युत विधियों के आधार पर चुंबकीयकरण स्पिन उत्तेजना, मॉडुलन और पहचान विधियों को विकसित करने की तत्काल आवश्यकता है।
2012 से 2016 तक, नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स, चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज / नेशनल सेंटर फॉर कंडेंस्ड मैटर फिजिक्स, चीन में मैग्नेटिक्स के राज्य कुंजी प्रयोगशाला हान ज़ियुफेंग की अगुआई वाली शोध टीम ने एक मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग तकनीक का इस्तेमाल किया जो उच्च- नमूनों की एक श्रृंखला को पारित करने के लिए तापमान गर्मी उपचार प्रक्रिया। तैयारी और अनुकूलन सीमा को दूर करता है कि वाईआईजी केवल एकल-क्रिस्टल जीजीजी सबस्ट्रेट्स पर तैयार किया जा सकता है। पीटी / वाईआईजी / पीटी भारी धातु / चुंबकीय इन्सुलेटर / भारी धातु ¬ (एचएम / एमआई) को सी-सीओओ 2 सब्सट्रेट पर डिजाइन और तैयार किया गया था। / एचएम) स्तरित हेटरोस्ट्रक्चर, और पहली बार एरिज़ोना विश्वविद्यालय के प्रोफेसर झांग यिफेंग की टीम द्वारा संरचना में मनाया गया, चुंबकीय ड्रैग प्रभाव सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी, जो मैग्नेटन के उत्तेजना और संचरण के कारण है पीआईटी परत के एक तरफ वाईआईजी चार्ज / स्पिन प्रवाह दूसरी तरफ पीटी परत में विपरीत चार्ज / स्पिन प्रवाह खींच सकता है। यह काम पुष्टि करता है कि चुंबकीय इन्सुलेटर चुंबक स्पिन के लिए ट्रांसमिशन चैनल के रूप में कार्य कर सकता है
हाल ही में, हान Xiufeng की शोध टीम ने YIG चुंबकीय insulators को चुंबकीय इलेक्ट्रोड, एयू एक मध्यवर्ती परत के रूप में, और उच्च गुणवत्ता वाले YIG / Au / YIG उपन्यास चुंबकीय insulators / धातु / चुंबकीय इन्सुलेटर (एमआई / एनएम) के उत्पादन के लिए जीजीजी सबस्ट्रेट्स पर heteroepitaxial वृद्धि के रूप में नवीन रूप से अपनाया है। / एमआई) - मैग्नेटो-वाल्व संरचना, और इस संरचना में मैगनॉन वाल्व प्रभाव का पहला अवलोकन और खोज, यानी, दो चुंबकीय इन्सुलेशन परतों के सापेक्ष चुंबकत्व दिशा का अभिविन्यास चुंबकीय प्रवाह आकार नियंत्रित किया जा सकता है। सबसे पहले, उन्होंने एक समानांतर समान रिश्तेदार चुंबकत्व अभिविन्यास प्राप्त करने के लिए विभिन्न जबरदस्त ताकतों का उत्पादन करने के लिए वाईआईजी की दो परतों की क्रिस्टल संरचना को ठीक-ठीक किया; तापमान स्थानीय ढाल उत्पन्न करने के लिए एक स्थानीय वर्तमान हीटिंग विधि का उपयोग किया गया था, और एक अनुदैर्ध्य स्पिन सीबेक प्रभाव का उपयोग चुंबकीय उप-वाल्व के चुंबकीय उप-धारा के माध्यम से, YIG के चुंबकीय प्रवाह को उत्तेजित करने के लिए किया गया था, एंटी-स्पिन हॉल प्रभाव के माध्यम से विद्युत माप का एहसास हो सकता है पीटी में; तो यह चुंबकीय उप-वाल्व प्रभाव पाता है, यानी, दो परत वाली वाईआईजी के सापेक्ष अभिविन्यास को चुंबकीय वाल्व के मैग्नेटोहाइड्रोडायनेमिक प्रवाह आकार के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है, जिसमें फ्लैट और विरोधी के रिश्तेदार चुंबक-वाल्व अनुपात (एमवीआर) कमरे के तापमान पर समानांतर राज्य 1 9% तक पहुंच सकता है; और यह पता चलता है कि चुंबकीय वाल्व अनुपात का अनुपात मुख्य रूप से चुंबकीय इन्सुलेटर पर निर्भर करता है / धातु इंटरफ़ेस पर चुंबक-इलेक्ट्रॉन स्पिन की रूपांतरण दक्षता की तापमान निर्भरता सैद्धांतिक गणना परिणाम के अनुरूप होती है; एयू के स्पिन प्रसार चुंबकीय subvalve और एयू मोटाई के अनुपात की निर्भरता को फिट करके प्राप्त किया जाता है। लंबाई 15.1 एनएम है, जो स्पिन पंप विधि [हाओ वू और एक्सएफ हान एट अल।, भौतिक द्वारा प्राप्त परिणामों के अनुरूप है। रेव। लेट। 120 (2018) 097205, डीओआई: https://doi.org/10.11 03 / PhysRevLett.120.097205, संपादकों के सुझाव और भौतिकी में विशेष रुप से प्रदर्शित]।
वाईआईजी / एयू / वाईआईजी, इस शोध कार्य द्वारा तैयार किए गए नए चुंबकीय इन्सुलेटर / मध्य परत / चुंबकीय इन्सुलेटर (एमआई / एनएम / एमआई) चुंबकीय वाल्व संरचना स्वयं एक स्पिन सूचना हस्तांतरण और तार्किक संचालन है। चुंबकीय उप-धारा सर्किट, तर्क, भंडारण, डायोड, ट्रांजिस्टर, वेवगाइड और स्विच के आधार पर चुंबकीय उप-उपकरणों के भविष्य के शोध और विकास के लिए मूल चुंबकीय-प्रकार कोर सेल डिवाइस भी भौतिक और भौतिक आधार है। यह दिखाता है कि चुंबकीय insulators के साथ spintronics कोर उपकरणों की एक नई कक्षा चुंबकीय insulators में स्पिन-सूचना वाहक के रूप में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग संभावनाएं हैं, और सामग्री, भौतिकी, और उपकरणों में सफलता संभावित रूप से कम ऊर्जा, पुनर्लेखन, नए गैर- अस्थिर और उच्च आवृत्ति कंप्यूटर श्रृंखला कोर डिवाइस। और इस चुंबकीय वाल्व संरचना को मौजूदा बड़े पैमाने पर एकीकृत सर्किट प्रक्रिया के साथ मेल किया जा सकता है, जो भविष्य में एकीकृत एकीकरण और चुंबकीय उप-उपकरणों, स्पिंट्रोनिक उपकरणों और अर्धचालक माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का व्यापक उपयोग करने में योगदान देता है।
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