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半导体所超晶格室在磁性绝缘体中磁振子的拓扑性质研究中取得新进展

2018-07-06

 

  磁振子是磁性材料中最基本的元激发,能够用作信息的载体来传递信息。磁性绝缘体中由于没有自由载流子,磁振子传输距离能达到毫米的量级,是用来传递和处理信息的绝佳载体。但是如何构造磁振子的波导实现磁振子的定向传播是目前该领域的重要课题之一。

  磁振子在固体中的传播无规往往不易控制。中科院半导体所超晶格国家重点实验室博士生李运美博士、常凯教授和复旦大学肖江教授合作,利用纳米刻蚀的方法在磁性绝缘体薄膜上刻蚀有转角的孔洞的三角阵列,孔洞的转角能够控制磁振子能带带隙的大小和符号,以及谷的拓扑数的符号。通过构造具有相反孔洞转角的界面,体系具有整数的拓扑数,界面上存在受拓扑保护的沿着界面传输的态。这些态表现出背散射禁戒的特点,同时在传播过程中保持很强的相干性。在构造的磁振子的马赫-曾德尔干涉仪中,通过连续改变外加磁场,能够实现磁振子信号的连续变化。干涉仪对外磁场很敏感,通过调节干涉仪臂长,能够探测到地磁场量级(1Gs)的微弱磁场变化。

  磁振子目前是下一代信息载体的有力竞争者,我们的工作提出了一种高效率定向且无损耗传输磁振子的方法,为构造基于磁振子的自旋电子学器件以至于电路提供了新的思路。

    文章发表在《纳米快报》(Nano LettersYun-Mei Li, Jiang Xiao, and Kai Chang, Topological Magnon Modes in Patterned Ferrimagnetic Insulator Thin Films, Nano Lett. 2018, 18, 3032(2018)。文章发表后立即引起国际同行关注,美国物理新闻网站phys.org编辑撰文在网站上图文并茂地用1页多篇幅介绍他们的工作,称他们的工作是“Magnonic interferometer paves way toward energy-efficient information processing device”见phys.org/news/2018-05-magnonic-interferometer-paves-energy-efficient-devices.html


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