基于纳米尺度磁性隧道结的磁振子电探测
介观与纳米尺度物理
2025-09-25 v1
摘要
当前信息通信技术主要基于电子设备，其面临发热和高功耗等问题。自旋电子学和磁子学等替代方案利用自旋自由度，为克服基于电荷的电子学的基本限制提供了有前景的途径。磁子学依赖自旋波——磁性有序材料中磁矩的集体激发——在微波频率下实现信息处理与传输，而不依赖电荷电流。然而，高效的全电学、高分辨率、与半导体兼容的自旋波信息读出手段仍然缺失。在此，我们利用在先进互补金属氧化物半导体 (CMOS) 生产线中制造的纳米尺度磁性隧道结 (MTJ) 单元，展示了自旋波的电探测。通过工程化自旋波与 MTJ 磁化态之间的动态耦合，我们实现了自旋波激发向可测量电信号的高保真转换。此外，通过这些测量，我们发现了与非线性过程相关的谱线宽度低至几百 kHz，这为自旋波作为量子换能器开辟了新前景。
引用
@article{arxiv.2509.19483,
title = {Electrical detection of magnons with nanoscale magnetic tunnel junctions},
author = {Christopher Heins and Zeling Xiong and Attila Kákay and Joo-Von Kim and Thibaut Devolder and Aleksandra Titova and Johannes Müller and René Hübner and Andreas Worbs and Ryszard Narkowicz and Jürgen Fassbender and Katrin Schultheiss and Helmut Schultheiss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.19483},
year = {2025}
}