磁子全息存储器：从方案到器件

本文介绍了利用自旋波进行信息传输的磁子全息存储器器件的最新进展。该器件由磁性矩阵和置于波导边缘的自旋波产生/探测元件组成。矩阵由通过十字交叉结连接的磁性波导网格构成。磁性存储单元集成在交叉结内，而写入和读出则通过沿波导传播的自旋波完成。我们展示了自旋波在 NiFe 和 YIG 磁性十字结中传播的实验数据。获得的实验数据显示，外磁场对自旋波信号具有显著的调制作用（NiFe 高达 20 dB，YIG 高达 35 dB），其中磁场的强度和方向共同定义了交叉臂之间的传输特性。我们还展示了基于双十字 YIG 结构构建的 2 位磁子全息存储器的实验数据，该结构在每个十字结顶部放置了微磁体。实验表明，通过自旋波产生的干涉图样可以识别每个磁体的状态，且所有实验均在室温下完成。磁子全息器件旨在结合磁数据存储的优势与基于波的信息传输特性。我们评估了自旋波全息器件的性能，包括功耗和功能吞吐量。据估算，磁子全息器件的数据处理速率可超过 $10^{18}$ bits/cm$^2$/s，而功耗仅为 0.15 $\mu$W。文中还讨论了该方法面临的技术挑战和基本物理极限。