Первое в мире полностью интегрированное и настраиваемое устройство на базе спиновых волн открывает новые горизонты для телекоммуникаций, выходя за рамки существующих стандартов 5G и 6G.
Магноника — это перспективная технология, которая использует спиновые волны в качестве альтернативы традиционным электрическим сигналам. Спиновые волны представляют собой коллективные возбуждения электронных спинов в магнитных материалах. До этого момента распространению этой технологии мешало требование внешнего магнитного поля, что делало невозможным встроить подобные устройства в микросхемы.
Новое устройство успешно преодолевает это ограничение. Его размеры составляют всего 100 на 150 квадратных микрометров, что значительно меньше современных радиочастотных устройств на основе акустических волн. Устройство полностью интегрировано на кремнии и совместимо с существующими электронными платформами. Однако наиболее важным является то, что оно функционирует без внешних магнитов благодаря инновационной комбинации постоянных микромагнитов из самарий-кобальта и концентраторов магнитного потока.
Волновод для спиновых волн изготовлен из сплава кобальта, железа и бора и оснащен двумя антеннами для ввода и вывода радиочастотного сигнала. Поперечное магнитное поле можно точно регулировать, изменяя расстояние между магнитами и концентраторами, что позволяет настраивать рабочую частоту в диапазоне от 3 до 8 гигагерц и контролировать фазовый сдвиг до 120 градусов на частоте 6 гигагерц.
Прототипы устройства уже работают как линии задержки и фазовращатели, не требуя внешнего магнитного поля. Конструкция может быть интегрирована с микроэлектромеханическими системами для перенастройки в реальном времени. Использование микромагнитов из самарий-кобальта гарантирует стабильную работу при температурах до 200°С и создание магнитного поля без потребления энергии.
«Этот результат является важным шагом к переходу спиновых волн от экспериментальных исследований к технологиям, которые можно реально внедрить в телекоммуникационные системы и электронные схемы для повседневного использования», — поясняет научный сотрудник Миланского политехнического университета Риккардо Бертакко.
«Данная разработка представляет собой значительный прорыв в области магноники и приближает нас к моменту, когда чипы на спиновых волнах будут интегрированы в электронные устройства», — добавляет Сильвия Такки из Института материалов Национального исследовательского совета Италии.
