一种探测自旋波信息传输频率的方法技术

一种探测自旋波信息传输频率的方法，属于自旋波探测技术领域。本发明专利技术在载有待测自旋波的磁畴壁一侧激发一个入射自旋波，使得入射自旋波穿过磁畴壁且与待测自旋波相互作用形成透射自旋波，分析得到透射自旋波与入射自旋波之间频率的间隔即为沿磁畴壁传播的自旋波的频率。本发明专利技术能够动态监测并解析得到沿磁畴壁传播的自旋波的频率和波矢信息，相较现阶段采用布里渊光散射光谱技术(BLS)探测磁畴壁里面传播的自旋波信息而言，本发明专利技术无需确定磁畴壁的精确位置，并且不会破坏磁结构，实现了在信息传递过程中的实时监测，同时还具有操作简便、成本低、探测效果好的优势。

A method for detecting the transmission frequency of spin wave information

A method for detecting the frequency of spin wave information transmission belongs to the field of spin wave detection technology. In this invention, an incident spin wave is excited on one side of the magnetic domain wall with the spin wave to be measured, making the incident spin wave passing through the magnetic domain wall and interacting with the measured spin waves to form a transmission spin wave. The invention can dynamically monitor and analyze the frequency and the wave vector information of the spin waves propagating along the magnetic domain wall. Compared with the present phase using Brillouin light scattering spectroscopy (BLS) to detect the spin wave information in the magnetic domain wall, the invention does not need to determine the exact position of the magnetic domain wall, and does not destroy the magnetic structure. The real-time monitoring in the process of information transmission has the advantages of simple operation, low cost and good detection effect.

【技术实现步骤摘要】
一种探测自旋波信息传输频率的方法
本专利技术属于自旋波探测
，具体涉及一种探测自旋波信息传输频率的方法。
技术介绍
就目前而言，我们通常使用和制造的微波铁氧体器件，大都是利用了铁氧体中的磁矩围绕外磁场一致进动的性质。而事实上，一致进动仅仅是磁矩运动的一种形式。相邻磁矩间相位、振幅不相等的非一致进动也是存在的，这种非一致进动形式，一般称之为自旋波。随着对自旋波研究的不断深入，人们发现自旋波可以作为信息的传递载体，并且具有独特的传播特性：在信息传递过程中不会使电子发生移动。因此利用自旋波来传递信息能够避免焦耳热的问题，更加有效的减小信息传输过程中的损耗。并且由于自旋波的波长很短，比同频率的电磁波的波长小很多，这样顺应了器件的微小型化的发展趋势。同时，自旋波易于激发，易于检测，信息存储密度大，功耗小，易耦合。因此，自旋波成为了继现代以电子、光为信息载体的下一代信息技术的理想信息载体。处理自旋波信息的基础部件中最不可或缺的就是用来传输自旋波的导线。大量研究表明，磁畴壁相当于一个势阱，当自旋波的能量比较低时，自旋波被束缚在磁畴壁中，且只能沿着磁畴壁传播，这种状态称为束缚态。磁畴壁具有的这一性质能够被用来做自旋波传输的通道，具体参考K.Wagner等人发表的文章《Magneticdomainwallsasreconfigurablespin-wavenanochannels》(《磁畴壁作为可重构的自旋波纳米通道》)以及JinLan等人发表的文章《Spin-WaveDiode》(《自旋波二极管》)。上述方法在一定程度上保证了信息传递的安全性，但是随之而来的问题就是如何对磁畴壁里面的自旋波信息进行探测。目前主要采用布里渊光散射光谱技术(BLS)，BLS技术对于光强控制要求严苛，如果强度太大会减小材料的饱和磁化强度甚至是破坏材料的磁性结构；同时，BLS技术是通过线扫描方式来探测，由于自旋波是束缚在磁畴壁且只能沿着磁畴壁传播，因此只有当扫描光精确到达磁畴壁位置时才能读取磁畴壁内的自旋波信息，如果扫描间隔较大会遗漏磁畴壁的位置信息，但是如果扫描间隔设置的很小，通常需要复杂的操作和花费很长的时间，操作起来并不方便，探测效率低。因此，由于精准地确定载有信息的磁畴壁的位置难度高以及线扫描方式自身的局限性，限制了基于BLS技术探测磁畴壁内自旋波信息在实际中的应用。综上所述，如何探测磁畴壁内的自旋波信息成为了本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于上文所述，本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提出一种操作简单、有效，成本低的方法来解析沿磁畴壁传播的自旋波信息。为了实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：一种探测自旋波信息传输频率的方法，其特征在于：在已知位置且载有待测自旋波的磁畴壁一侧激发一个入射自旋波，使得入射自旋波穿过所述磁畴壁且与待测自旋波相互作用形成透射自旋波，在磁畴壁另一侧探测透射自旋波，透射自旋波与入射自旋波之间频率的间隔即为沿磁畴壁传播的待测自旋波的频率。进一步地，在磁性材料上确定载有待测自旋波的磁畴壁的位置是利用磁力显微镜或者磁光克尔显微镜直接观测后根据所用显微镜的比例尺度对应到磁性材料相应位置。进一步地，在磁性材料上确定载有待测自旋波的磁畴壁的位置是先将铁磁粉末的胶体悬浮液涂覆在磁性材料表面，然后利用金相显微镜观测后根据所用显微镜的比例尺度对应到磁性材料相应位置。进一步地，在磁性材料上确定载有待测自旋波的磁畴壁的位置是使得电子束的一部分经过待测磁性材料而电子束另一部分不经过待测磁性材料，利用透射电子显微镜观测并将干涉条纹进行相干放大，并根据所用比例尺度对应到磁性材料相应位置。进一步地，激发入射自旋波的方式采用微波发射天线、超短激光脉冲或者自旋极化电流。进一步地，探测透射自旋波的方式采用微波接收天线或者利用逆自旋霍尔效应将自旋波转化成电信号来进行测量。本专利技术的原理具体如下：利用入射自旋波穿透磁畴壁，大部分入射自旋波均可直接穿过磁畴壁成为透射自旋波，这样透射自旋波的频率与入射自旋波的频率是一样的，但是存在一部分入射自旋波会与沿磁畴壁传播的自旋波(以下称为信息载体自旋波)相互作用，通过分析透射自旋波信息携带的特征即可获取信息载体自旋波所携带的信息。上述提到的相互作用的过程主要为两种情况：其一为汇合过程，当入射自旋波与信息载体自旋波相汇合，相互作用的结果只产生了一个透射自旋波，这一透射自旋波的频率为入射自旋波与信息载体自旋波二者频率之和，由此可得到信息载体自旋波的频率和波矢；另一为在汇合过程的基础上还存在劈裂过程，当入射自旋波被信息载体自旋波被劈裂会产生两个自旋波，其中一个自旋波仍然束缚在磁畴壁里面，频率与原信息载体自旋波的频率相同，另一个则产生了一个与汇合过程的透射自旋波不同的透射自旋波，劈裂过程产生这一透射自旋波的频率为入射自旋波与信息载体自旋波二者的频率之差。综上所述，在对透射自旋波进行分析时，除与入射自旋波频率相同的信号外，另外的信号要么是在入射自旋波频率基础上加上信息载体自旋波的频率，要么就是在入射自旋波频率的基础上减去信息载体自旋波的频率，因此透射自旋波信号与入射自旋波信号的频率间隔即为信息载体自旋波的频率信息。相比现有技术，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种动态监测并解析得到沿磁畴壁传播的自旋波的频率和波矢信息，相较现阶段采用布里渊光散射光谱技术(BLS)探测磁畴壁里面传播的自旋波信息而言，本专利技术无需确定磁畴壁的精确位置，并且不会破坏磁结构，实现了在信息传递过程中的实时监测，同时还具有操作简便、成本低、探测效果好的优势。附图说明图1为本专利技术的基本磁结构(磁畴壁形成了一个束缚态)。图2为自旋波传播的色散关系图；其中：图(a)为在磁畴中传播的色散关系图，图(b)为沿着磁畴壁传播的色散关系图。图3为本专利技术具体实施例提供的透射自旋波信号的仿真图；其中：图(a)为考虑磁畴壁的存在所得仿真图，图(b)为不考虑磁畴壁的存在所得仿真图。图4为本专利技术具体实施例提供的入射自旋波的频率为30GHz时穿过磁畴壁所得透射自旋波信号的波矢仿真图；其中：图(a)为未发生相互作用的透射自旋波信号图，图(b)为发生汇合过程的透射自旋波信号图。图5为本专利技术具体实施例提供的不同入射自旋波频率穿过磁畴壁所得透射自旋波信号的仿真图。图6为本专利技术具体实施例提供的入射自旋波的频率为34GHz时穿过磁畴壁所得透射波信号的波矢仿真图；其中：图(a)为发生劈裂过程的透射自旋波信号，图(b)为未发生相互作用的透射自旋波信号，图(c)为发生汇合过程的透射自旋波信号。具体实施方式下面结合具体实施例和说明书附图对本专利技术的原理及特性进行详细说明：实施例：本专利技术的要旨在于提供一种在自旋波信息传输过程中探测沿磁畴壁传播的自旋波信息的方法，具体的实施方式如下：首先用磁力显微镜(MFM)或者磁光克尔显微镜直接观测得到磁性材料的微观结构图，通过观察微观结构图即可找到磁畴壁位置，根据图像与实物的放大比例能够粗略地在磁性材料上确定待探测磁畴壁的位置；本专利技术对确定磁畴壁位置的方式不做限制，除了上述实施方式外，本专利技术确定磁畴壁位置的方式并不局限于此，熟悉本领域知识的技术人员应当知道，确定磁畴壁的方式还可以采用粉纹法，所述粉纹法是将细铁磁粉末的胶体悬浮液涂覆于磁性材料表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种探测自旋波信息传输频率的方法，其特征在于：在已知位置且载有待测自旋波的磁畴壁一侧激发一个入射自旋波，使得入射自旋波穿过所述磁畴壁且与待测自旋波相互作用形成透射自旋波，在磁畴壁另一侧探测透射自旋波，透射自旋波与入射自旋波之间频率的间隔即为沿磁畴壁传播的待测自旋波的频率。

【技术特征摘要】
1.一种探测自旋波信息传输频率的方法，其特征在于：在已知位置且载有待测自旋波的磁畴壁一侧激发一个入射自旋波，使得入射自旋波穿过所述磁畴壁且与待测自旋波相互作用形成透射自旋波，在磁畴壁另一侧探测透射自旋波，透射自旋波与入射自旋波之间频率的间隔即为沿磁畴壁传播的待测自旋波的频率。2.根据权利要求1所述的一种探测自旋波信息传输频率的方法，其特征在于：在磁性材料上确定载有待测自旋波的磁畴壁的位置是利用磁力显微镜或者磁光克尔显微镜直接观测后根据所用显微镜的比例尺度对应到磁性材料相应位置。3.根据权利要求1所述的一种探测自旋波信息传输频率的方法，其特征在于：在磁性材料上确定载有待测自旋波的磁畴壁的位置是先将铁磁粉末的胶体悬浮液涂覆在磁性材料表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：严鹏，张北宁，王振宇，曹云姗，王向荣，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51