Ga:YIG 纳米波导中的交换自旋波传播
其他凝聚态物理
2025-09-09 v2
摘要
自旋波基于计算已成为克服 CMOS 技术根本限制的有前景方法之一。然而，日益增长的对器件微型化至 100 nm 量级的需求，对长距离自旋波传输提出了重大挑战。镍镝铁石榴石中掺加镀铱的材料（Ga:YIG）因其独特的磁性质，为解决这些挑战提供了潜在方案。Ga:YIG 降低的饱和磁化强度使其能够有效激发交换支配性自旋波，这些自旋波的传输特性优于常规材料中受偶极支配模式。本文首次综合实验、解析和数值研究 Ga:YIG 波导中自旋波的传播特性，研究宽度下至 145 nm 且厚度下至 73 nm 的纳米波导。利用微型聚焦布尔施光散射谱学、TetraX 模拟和解析色散计算，我们展示 Ga:YIG 波导支持自旋波，其群速度显著提升至最高 600 m/s。该值对不同宽度的结构保持不变，导致 Ga:YIG 纳米波导中自旋波的传播长度显著增长。这些结果表明，镀铱掺杂为纳米尺度磁子器件提供了更快更持久的自旋波，开辟了新的应用前景。
引用
@article{arxiv.2509.05050,
title = {Exchange spin-wave propagation in Ga:YIG nanowaveguides},
author = {Andrey A. Voronov and Khrystyna O. Levchenko and Roman Verba and Kristýna Davídková and Carsten Dubs and Michal Urbánek and Qi Wang and Dieter Suess and Claas Abert and Andrii V. Chumak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05050},
year = {2025}
}