Новый шаг к энергоэффективной электронике: ученые СГУ разработали частотный фильтр для магнонных чипов
Ученые Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали уникальное магнонное устройство, способное эффективно разделять спиновые волны по частотам. Это открытие приближает создание нового поколения вычислительных систем, в которых информация передается не электрическим током, а магнитными колебаниями — спиновыми волнами. Работа опубликована в журнале Physical Review Applied.
Инновационное устройство построено на базе двухслойной структуры из железо-иттриевого граната — материала с крайне низкими потерями при распространении спиновых волн. Разработанный фильтр направляет волны разной частоты в разные слои, что позволяет обрабатывать сразу несколько информационных потоков в одной схеме. Такой подход обещает значительное снижение энергопотребления и рост плотности элементов по сравнению с традиционными кремниевыми чипами.
Принцип действия устройства напоминает работу фотонных кристаллов, управляющих распространением света. За счет различий в магнитных свойствах двух слоев в структуре формируются так называемые запрещенные зоны — частотные интервалы, в которых спиновые волны не распространяются. Это обеспечивает частотно-селективное разделение волн, работающего фильтра.
Нам впервые удалось реализовать частотно-селективное разделение спиновых волн между слоями структуры при комнатной температуре — это как научить магнитные волны самостоятельно выбирать нужный «этаж» в микросхеме будущего.
- Александр Садовников, доцент кафедры открытых систем СГУ
Работа подтверждена экспериментально с помощью установки Бриллюэновской спектроскопии, которая позволяет с нанометровой точностью отслеживать поведение спиновых волн. По словам авторов, их устройство не требует экстремальных условий и потенциально совместимо с существующими технологиями производства микрочипов.
Исследование проводится при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках проекта FSRR 2023-0008 и программы «Приоритет-2030». В дальнейшем команда планирует исследовать радиационную стойкость магнонных структур для использования в космосе, а также приступить к разработке более сложных многоканальных устройств.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: СГУ