半導體所超晶格室在磁性絕緣體中磁振子的拓撲性質研究中取得新進展

2018-07-06

 

  磁振子是磁性材料中最基本的元激發,能夠用作信息的載體來傳遞信息。磁性絕緣體中由于沒有自由載流子,磁振子傳輸距離能達到毫米的量級,是用來傳遞和處理信息的絕佳載體。但是如何構造磁振子的波導實現磁振子的定向傳播是目前該領域的重要課題之一。

  磁振子在固体中的传播无规往往不易控制。中科院半导体所超晶格国家重点实验室博士生李运美博士、常凯教授和复旦大学肖江教授合作,利用纳米刻蚀的方法在磁性绝缘体薄膜上刻蚀有转角的孔洞的三角阵列,孔洞的转角能够控制磁振子能带带隙的大小和符号,壹s肮鹊耐仄耸的符号。通过构造具有相反孔洞转角的界面,体系具有整数的拓扑数,界面上存在受拓扑保护的沿着界面传输的态。这些态表现出背散射禁戒的特点,同时在传播过程中保持很强的相干性。在构造的磁振子的马赫-曾德爾幹涉儀中,通過連續改變外加磁場,能夠實現磁振子信號的連續變化。幹涉儀對外磁場很敏感,通過調節幹涉儀臂長,能夠探測到地磁場量級(1Gs)的微弱磁場變化。

  磁振子目前是下一代信息载体的有力竞争者,我們的工作提出了一種高效率定向且無損耗傳輸磁振子的方法,爲構造基于磁振子的自旋電子學器件以至于電路提供了新的思路。

    文章发表在《纳米快报》(Nano LettersYun-Mei Li, Jiang Xiao, and Kai Chang, Topological Magnon Modes in Patterned Ferrimagnetic Insulator Thin Films, Nano Lett. 2018, 18, 3032(2018)。文章發表後立即引起國際同行關注,美國物理新聞網站phys.org編輯撰文在網站上圖文並茂地用1頁多篇幅介紹他們的工作,稱他們的工作是“Magnonic interferometer paves way toward energy-efficient information processing device”見https://phys.org/news/2018-05-magnonic-interferometer-paves-energy-efficient-devices.html


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