波長多重光干渉リングを用いたスピン波分散型演算回路の開発
利用波长复用光学干涉环开发自旋波色散计算电路
基本信息
- 批准号:18J12753
- 负责人:
- 金额:$ 1.22万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2018
- 资助国家:日本
- 起止时间:2018-04-25 至 2020-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
スピンの歳差運動の波である,スピン波(SW)をキャリアとして利用したSW回路は,低消費電力な素子を実現可能な技術として注目されている。しかし,SWは伝搬距離が短いためSW回路間の通信が課題となっていた。本研究課題の目的は,光配線技術をSW回路間に適用したSW分散型演算回路の開発である。SW回路の演算結果を,光を用いて検出し,次段のSW回路へと接続することで,SW回路を用いた情報処理システムの構築を可能にする。本年度は,SW分散型演算回路の小型化に必要な,薄膜イットリウム鉄ガーネット(YIG)中を伝搬するSWを用いたNANDゲートの動作実証と,格子不整合によるYIGの磁気異方性の変調を行った。従来のSW論理ゲートは,SW回路の演算結果を取得する光干渉リングと比べて,サイズが桁違いに大きく,集積化が困難であった。論理ゲートの小型化には,SWの短波長化が有効であるが,導波路としてSWがシングルモードで伝搬可能な薄膜YIGを用いる必要があった。そこで,膜厚350ナノメートルのYIG上に,NANDゲートとして動作する3入力1出力のSW位相干渉器を作製した。YIGの不要な部分を金属でカバーする,メタルクラッド構造を用いて位相干渉器を作製した結果,SWの干渉によるNANDゲートとしての動作を実証した。一方,磁性体を薄膜化すると,形状磁気異方性の影響によって,SW励起に必要な磁界が大きくなる。SW分散型演算回路を小型化するには,YIGを磁化飽和させるために必要な磁界の低減も必要である。そこで,基板とYIGの格子不整合に起因する応力を利用して,磁気異方性を変調した。異なる格子定数を持つ複数の基板上にYIGを形成し,SWの伝搬特性を評価した結果,最も大きな応力が加わったネオジムガリウムガーネット基板を用いることで,磁化飽和に必要な磁界を半分以下に抑えることに成功した。
使用自旋进动波即自旋波(SW)作为载流子的SW电路作为能够实现低功耗器件的技术而受到关注。然而,由于SW的传播距离较短,SW电路之间的通信一直是一个问题。本研究项目的目的是开发一种在SW电路之间应用光布线技术的SW分布式算术电路。通过利用光检测SW电路的计算结果并将其连接到下一级SW电路,可以构建使用SW电路的信息处理系统。今年,我们将演示使用在薄膜钇铁石榴石 (YIG) 中传播的 SW 的 NAND 门的操作,这对于小型化 SW 分布式算术电路是必要的,并调制由于晶格失配而导致的 YIG 磁各向异性。传统的SW逻辑门的尺寸比获得SW电路计算结果的光学干涉环大几个数量级,并且难以集成。缩短SW的波长对于逻辑门的小型化是有效的,但需要使用允许SW以单模传播的YIG薄膜作为波导。因此,我们在膜厚为350 nm的YIG上制作了一个三输入、一输出的SW相位干涉仪,作为与非门。由于使用金属包覆结构制造了相位干涉仪,其中YIG的不需要的部分被金属覆盖,我们演示了由于SW干扰而作为与非门的操作。另一方面,当磁性材料做得更薄时,由于形状磁各向异性的影响,SW激励所需的磁场增加。为了使SW分布式运算电路小型化,还需要减小使YIG磁化饱和所需的磁场。因此,我们利用衬底和YIG之间晶格失配引起的应力来调制磁各向异性。在具有不同晶格常数的多个基板上形成YIG并评估SW的传播特性的结果发现,通过使用施加最大应力的钕镓石榴石基板,磁化饱和所需的磁场降低至不到一半就非常成功了。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effect of magnetoelastic anisotropy modulation on spin wave propagation properties of yttrium iron garnet films
磁弹性各向异性调制对钇铁石榴石薄膜自旋波传播特性的影响
- DOI:
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Takuya Yoshimoto;Taichi Goto;Takuya Iwamoto;Yuichi Nakamura;Hironaga Uchida;Caroline A. Ross;Mitsuteru Inoue
- 通讯作者:Mitsuteru Inoue
Interference of forward volume spin waves using yttrium iron garnets
使用钇铁石榴石干涉前向体积自旋波
- DOI:
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Taichi Goto;Takuya Yoshimoto;Caroline A. Ross;Koji Sekiguchi;Alexander B. Granovsky;Yuichi Nakamura;Hironaga Uchida;Mitsuteru Inoue
- 通讯作者:Mitsuteru Inoue
Static and Dynamic Magnetic Properties of Single‐Crystalline Yttrium Iron Garnet Films Epitaxially Grown on Three Garnet Substrates
- DOI:10.1002/aelm.201800106
- 发表时间:2018-07
- 期刊:
- 影响因子:6.2
- 作者:T. Yoshimoto;T. Goto;Kei Shimada;Bungo Iwamoto;Yuichi Nakamura;H. Uchida;C. Ross;M. Inoue
- 通讯作者:T. Yoshimoto;T. Goto;Kei Shimada;Bungo Iwamoto;Yuichi Nakamura;H. Uchida;C. Ross;M. Inoue
格子不整合を利用したスピン波導波路用イットリウム鉄ガーネットの磁気異方性の制御
利用晶格失配控制自旋波导用钇铁石榴石的磁各向异性
- DOI:
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:吉本拓矢;後藤太一;岩本文吾;中村雄一;内田裕久;井上光輝
- 通讯作者:井上光輝
Yttrium iron garnet waveguide for forward volume spin wave interference
用于前向体自旋波干涉的钇铁石榴石波导
- DOI:
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Taichi Goto;Takuya Yoshimoto;Caroline A. Ross;Koji Sekiguchi;Alexander B. Granovsky;Yuichi Nakamura;Hironaga Uchida;Mitsuteru Inoue
- 通讯作者:Mitsuteru Inoue
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