O professor assistente Taichi Goto da Toyohashi University of Technology elucidou o mecanismo de geração de ruído da onda de spin (SW), a onda de um momento magnético transmitido através do óxido magnético, e estabeleceu uma maneira de suprimi-lo. O grande ruído gerado por SWs viajando através de óxidos magnéticos tem apresentado um obstáculo significativo para suas aplicações. Contudo, tornou-se claro que o ruído pode ser suprimido com a instalação de uma fina película de ouro nos locais apropriados. Espera-se que esse método seja aplicado a dispositivos SW, como dispositivos de interferência de fase de múltiplas entradas e saídas para SWs. Os resultados da pesquisa foram relatados em Journal of Physics D:Física Aplicada em 15 de junho, 2017

Dispositivos eletrônicos recentes que usam materiais semicondutores estão tendo dificuldade em atender à demanda de uma sociedade da informação em rápido crescimento devido a problemas como a alta temperatura do chip devido à alta integração. Desenvolvimento de um circuito lógico SW que pode processar informações, e suprimir significativamente a geração de calor transmitindo apenas SWs sem transferir os próprios elétrons, tem atraído atenção. SWs que se propagam através de óxidos magnéticos têm a vantagem de baixa perda de energia e longa distância de transmissão. Por outro lado, como a perda é tão pequena, SW refletido no final do material ou interface com o eletrodo perturba a onda de spin alvo. Este fenômeno é chamado de ruído SW, o que tornou o SW inadequado para aplicação no passado.

O Spin Electronics Group da Toyohashi University of Technology descobriu que formando uma película de ouro com comprimento suficiente no final de uma granada de ítrio-ferro (YIG), que é um material de óxido magnético bem conhecido, suprime a geração de SWs desnecessários. Além disso, o grupo descobriu pela primeira vez que o ruído SW também é sensível à posição do filme de ouro.

“Há uma série de novos dispositivos usando SWs e descobertas de novos fenômenos, ainda não há muita pesquisa sobre como transmitir SWs através de óxido magnético ou elucidar a causa da geração de SWs perturbadores. ", disse o Professor Assistente Goto.

O primeiro autor do curso de mestrado, Shimada, que executou a simulação, disse:"Analisamos as características fundamentais de propagação da estrutura usando filme de ouro. Como esse método pode suprimir significativamente o ruído, contribuirá para o desenvolvimento de dispositivos de SW que utilizam óxido magnético. Além disso, Os circuitos lógicos de SW que usam informações de fase podem ser realizados conforme as fases das ondas são estabilizadas. "As características de propagação de SW foram calculadas e analisadas com base no método de análise de elementos finitos, por computador gerando um modelo tridimensional que tem o mesmo tamanho que a amostra usada no experimento real. Um modelo com um par de eletrodos para excitar SWs e um filme de ouro para remover o ruído colocado no óxido magnético foi usado para descobrir como o filme de ouro afeta a propagação de SW alterando de forma abrangente o comprimento dos materiais de óxido magnético, a posição do filme de ouro, e a distância do eletrodo. O resultado mostrou que quando a distância entre o filme de ouro e os eletrodos é longa, uma onda estacionária de SWs é gerada, causando forte ruído. O grupo aprendeu que o ruído pode ser suprimido posicionando o filme de ouro próximo o suficiente dos eletrodos. Isso ajuda a suavizar as características de propagação, e realiza um projeto de elemento estável que pode manter a influência de algumas variações de frequência e distúrbios em todo o dispositivo, às características de propagação, pequena.

Esta simulação é um método conhecido com alta reprodutibilidade. Portanto, espera-se que o método seja aplicado a dispositivos SW, como dispositivos de interferência de fase de múltiplas entradas / saídas para SW no futuro.