p Usando materiais magnéticos inovadores, um colaborador internacional de pesquisadores fez um avanço no desenvolvimento de detectores de micro-ondas - dispositivos que podem detectar sinais de micro-ondas fracos usados ​​para comunicações móveis, radar, e outros aplicativos. Os detectores da equipe são compactos e fornecem sensibilidade recorde. Eles são conhecidos como detectores de micro-ondas de spin-torque (STMDs), como eles usam o spin dos elétrons para detectar sinais de microondas, ao contrário dos detectores existentes, que usam a carga do elétron. O detector aprimorado da equipe SINANO tem grande potencial para ser usado em telecomunicações futuras, redes de sensores, e internet das coisas. p O componente central do STMD é composto por duas camadas magnéticas distintas. Uma camada tem uma direção de referência, o que significa que seus pólos magnéticos norte e sul estão fixos no espaço. A direção magnética da outra camada pode mudar em resposta a uma corrente de micro-ondas que flui através dela. Isso permite que a estrutura produza uma voltagem em resposta a um sinal de micro-ondas externo. A principal vantagem do STMD sobre as tecnologias existentes é a combinação de grande sensibilidade de detecção com baixa potência de entrada para detectar até mesmo sinais muito fracos. Ele também combina eficiência energética com tamanho em nanoescala.

p A data, Contudo, a sensibilidade de detecção de STMDs tem se baseado principalmente na aplicação de campos magnéticos externos, o que dificulta sua implementação para aplicações práticas, necessitando do uso de um ímã permanente volumoso.

p Ao usar camadas magnéticas com anisotropia magnética perpendicular - semelhantes às usadas na memória magnética de torque de transferência de spin (STT-MRAM) - a equipe SINANO demonstrou uma sensibilidade de detecção recorde em temperatura ambiente sem quaisquer campos de polarização externos, e para baixa potência de entrada (micro-Watts ou inferior). A sensibilidade é 20 vezes maior do que os detectores de diodo Schottky de última geração. Isso elimina a necessidade de mover um grande número de elétrons através dos fios, e também elimina a necessidade de ímãs permanentes ou bobinas condutoras para fornecer o campo magnético de polarização, assim, economizando significativamente energia e espaço. Dispositivos STMD podem ser reduzidos ao tamanho de nanômetro (0,07 μm ² no estudo), o que os torna potencialmente adequados para detectores compactos de micro-ondas no chip.

p "Anteriormente, não houve demonstração de um STMD com sensibilidade de detecção suficientemente alta em baixa potência de entrada, e simultaneamente sem a necessidade de um campo magnético externo, portanto, evitando aplicações práticas, "disse o pesquisador-chefe Z. M. Zeng, SINANO professor do SINANO Nanofabrication Facility. "Percebemos todos esses requisitos em um único dispositivo."

p "A alta sensibilidade para um sinal de micro-ondas ultrabaixo em campo magnético zero é estimulante para aplicações sem fio. Este trabalho apresenta uma nova rota para o desenvolvimento da próxima geração de detectores de micro-ondas on-chip." disse o co-autor G. Finocchio, que é professor assistente da Universidade de Messina, Itália.

p "Dispositivos spintrônicos emergentes têm o potencial de transformar a indústria eletrônica, permitindo melhorias dramáticas em eficiência energética e desempenho. Um exemplo imediato é a área de rápido crescimento da memória magnética não volátil (MRAM). Este trabalho mostra que dispositivos spintrônicos também podem fornecer valor prático em uma classe diferente de aplicações, ou seja, detectores de micro-ondas em nanoescala, "disse Pedram Khalili, professor assistente adjunto da UCLA e co-autor do artigo. "Esses dispositivos podem ser integrados aos processos de fabricação back-end CMOS, potencialmente permitindo sua integração em sistemas em um chip. "

p O papel, "Sensibilidade do diodo de spin-torque gigante na ausência de campo magnético de polarização" foi publicado online no jornal Nature Communications .