一种基于自旋波干涉及多铁性材料的逻辑器件

摘要

一种基于自旋波干涉及多铁性材料的逻辑器件，自旋波激发区、自旋波分频区、电场调控区、自旋波干涉区、自旋波探测区五个功能区；其基础结构和形状由自旋波传输介质构成，由于自旋波在介质中的色散关系，当外加磁场或介质内部磁性发生改变时，自旋波传输的方向及模式发生改变；本发明是一种能实现信息传输及逻辑运算的逻辑器件。因自旋波基于电子自旋，调控电压基于电场，因此都不产生电子或空穴的移动，有效地避免了电流产生的焦耳热，及漏电流带来的静态功耗问题。

主权项

一种基于自旋波干涉及多铁性材料的逻辑器件，其特征在于：它包含：自旋波激发区、自旋波分频区、电场调控区、自旋波干涉区、自旋波探测区五个功能区；其基础结构和形状由自旋波传输介质构成，由于自旋波在介质中的色散关系，当外加磁场或介质内部磁性发生改变时，自旋波传输的方向及模式发生改变；结构上，自旋波激发区与自旋波探测区的物理结构相同或相似，均由共面波导(5)及自旋波传输介质(1)组成，在自旋波激发区，首先将微波信号注入共面波导中，依靠微波信号与介质中自旋电子的耦合作用，使得电子自旋产生差动，形成规律传播的自旋波；自旋波探测区使用的同样是微波信号与自旋波的耦合作用，但此时，是由自旋波耦合产生微波信号，通过共面波导传输至测量仪器中；自旋波分频区与自旋波干涉区同样具有相同或相似的物理结构，均是通过改变传输介质局部的磁性来实现，为了实现磁性的改变，既能外加磁场，也能改变传输介质的内部磁化方向；功能上，自旋波分频区将一束自旋波分成具有相同频率的多束自旋波；自旋波干涉区将多束自旋波汇集成一束自旋波，其中频率相同的成分发生干涉；为了能够量化调控自旋波的干涉，各支路长度并不一定相等，通过自旋波的波长来区分；电场调控区由多层铁电材料及下方传输介质构成，通过不同的电压数值表征输入信号；它由金线(6)、电场调控电极(7)、电致伸缩层(8)、磁致伸缩层(9)及自旋波传输介质(1)构成；在电场调控区，当外加一个电压信号时，由于电致伸缩效应，电致伸缩层发生应力变化；应力变化传导至磁致伸缩层后，由于磁致伸缩的逆效应，该层材料磁性发生变化，导致传输介质中自旋波的相位和幅度发生改变；对于任意一个支路，自旋波经过电场调控区之后，输入的信息由电场传递至自旋波中，此时，自旋波的相位和幅度作为信息载体，进行传输和逻辑运算。